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Theorem wereu2 5025
Description: All nonempty (possibly proper) subclasses of 𝐴, which has a well-founded relation 𝑅, have 𝑅-minimal elements. Proposition 6.26 of [TakeutiZaring] p. 31. (Contributed by Scott Fenton, 29-Jan-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
wereu2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦

Proof of Theorem wereu2
Dummy variables 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 n0 3889 . . . 4 (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝐵)
2 rabeq0 3910 . . . . . . . 8 ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} = ∅ ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧)
3 breq1 4580 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (𝑦𝑅𝑥𝑤𝑅𝑥))
43notbid 306 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → (¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑥))
54cbvralv 3146 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑥)
6 breq2 4581 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑧 → (𝑤𝑅𝑥𝑤𝑅𝑧))
76notbid 306 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑧 → (¬ 𝑤𝑅𝑥 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑧))
87ralbidv 2968 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧))
95, 8syl5bb 270 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧))
109rspcev 3281 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝐵 ∧ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
1110ex 448 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐵 → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
1211ad2antll 760 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
132, 12syl5bi 230 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} = ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
14 simprl 789 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝐵𝐴)
15 simplr 787 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Se 𝐴)
16 sess2 4997 . . . . . . . . . . 11 (𝐵𝐴 → (𝑅 Se 𝐴𝑅 Se 𝐵))
1714, 15, 16sylc 62 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Se 𝐵)
18 simprr 791 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
19 seex 4991 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 Se 𝐵𝑧𝐵) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V)
2017, 18, 19syl2anc 690 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V)
21 wefr 5018 . . . . . . . . . 10 (𝑅 We 𝐴𝑅 Fr 𝐴)
2221ad2antrr 757 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Fr 𝐴)
23 ssrab2 3649 . . . . . . . . . 10 {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐵
2423, 14syl5ss 3578 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴)
25 fri 4990 . . . . . . . . . 10 ((({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V ∧ 𝑅 Fr 𝐴) ∧ ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴 ∧ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅)) → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥)
2625expr 640 . . . . . . . . 9 ((({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V ∧ 𝑅 Fr 𝐴) ∧ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
2720, 22, 24, 26syl21anc 1316 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
28 breq1 4580 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑥 → (𝑤𝑅𝑧𝑥𝑅𝑧))
2928rexrab 3336 . . . . . . . . 9 (∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∃𝑥𝐵 (𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
30 breq1 4580 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = 𝑦 → (𝑤𝑅𝑧𝑦𝑅𝑧))
3130ralrab 3334 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑦𝐵 (𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
32 weso 5019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑅 We 𝐴𝑅 Or 𝐴)
3332ad2antrr 757 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Or 𝐴)
34 soss 4967 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵𝐴 → (𝑅 Or 𝐴𝑅 Or 𝐵))
3514, 33, 34sylc 62 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Or 𝐵)
3635ad2antrr 757 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑅 Or 𝐵)
37 simpr 475 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑦𝐵)
38 simplr 787 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑥𝐵)
3918ad2antrr 757 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑧𝐵)
40 sotr 4971 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑅 Or 𝐵 ∧ (𝑦𝐵𝑥𝐵𝑧𝐵)) → ((𝑦𝑅𝑥𝑥𝑅𝑧) → 𝑦𝑅𝑧))
4136, 37, 38, 39, 40syl13anc 1319 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑦𝑅𝑥𝑥𝑅𝑧) → 𝑦𝑅𝑧))
4241ancomsd 468 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑥𝑅𝑧𝑦𝑅𝑥) → 𝑦𝑅𝑧))
4342expdimp 451 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (𝑦𝑅𝑥𝑦𝑅𝑧))
4443an32s 841 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (𝑦𝑅𝑥𝑦𝑅𝑧))
4544con3d 146 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (¬ 𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
46 idd 24 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (¬ 𝑦𝑅𝑥 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4745, 46jad 172 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4847ralimdva 2944 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (∀𝑦𝐵 (𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4931, 48syl5bi 230 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5049expimpd 626 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5150reximdva 2999 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∃𝑥𝐵 (𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5229, 51syl5bi 230 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5327, 52syld 45 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5413, 53pm2.61dne 2867 . . . . . 6 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
5554expr 640 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (𝑧𝐵 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5655exlimdv 1847 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (∃𝑧 𝑧𝐵 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
571, 56syl5bi 230 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5857impr 646 . 2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
59 simprl 789 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝐵𝐴)
6032ad2antrr 757 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝑅 Or 𝐴)
6159, 60, 34sylc 62 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝑅 Or 𝐵)
62 somo 4983 . . 3 (𝑅 Or 𝐵 → ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
6361, 62syl 17 . 2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
64 reu5 3135 . 2 (∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ (∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ∧ ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
6558, 63, 64sylanbrc 694 1 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 382   = wceq 1474  wex 1694  wcel 1976  wne 2779  wral 2895  wrex 2896  ∃!wreu 2897  ∃*wrmo 2898  {crab 2899  Vcvv 3172  wss 3539  c0 3873   class class class wbr 4577   Or wor 4948   Fr wfr 4984   Se wse 4985   We wwe 4986
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-sep 4703
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-nul 3874  df-if 4036  df-sn 4125  df-pr 4127  df-op 4131  df-br 4578  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-se 4988  df-we 4989
This theorem is referenced by:  tz6.26  5614  weniso  6482  ordtypelem3  8285  dfac8clem  8715
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