Theorem exmidontriim 7545

Description: Excluded middle implies ordinal trichotomy. Lemma 10.4.1 of [HoTT], p. (varies). The proof follows the proof from the HoTT book fairly closely. (Contributed by Jim Kingdon, 10-Aug-2024.)

Assertion

Ref	Expression
exmidontriim	|- (EXMID -> A. x e. On A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) )

Distinct variable group:   x, y

Proof of Theorem exmidontriim

Dummy variables a z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eleq1w 2295	. . . . . . 7 |- ( x = z -> ( x e. y <-> z e. y ) )
2		equequ1 1760	. . . . . . 7 |- ( x = z -> ( x = y <-> z = y ) )
3		eleq2 2298	. . . . . . 7 |- ( x = z -> ( y e. x <-> y e. z ) )
4	1, 2, 3	3orbi123d 1348	. . . . . 6 |- ( x = z -> ( ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) <-> ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
5	4	ralbidv 2544	. . . . 5 |- ( x = z -> ( A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) <-> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
6	5	imbi2d 230	. . . 4 |- ( x = z -> ( (EXMID -> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) ) <-> (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) )
7		simplll 535	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> x e. On )
8		simpr 110	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> a e. On )
9		simplr 529	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> EXMID )
10		simpllr 536	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
11		pm2.27 40	. . . . . . . . . . 11 |- (EXMID -> ( (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
12	11	ralimdv 2612	. . . . . . . . . 10 |- (EXMID -> ( A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) -> A. z e. x A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
13	12	ad2antlr 489	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> ( A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) -> A. z e. x A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) )
14	10, 13	mpd 13	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> A. z e. x A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) )
15	7, 8, 9, 14	exmidontriimlem4 7544	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) /\ a e. On ) -> ( x e. a \/ x = a \/ a e. x ) )
16	15	ralrimiva 2617	. . . . . 6 |- ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) -> A. a e. On ( x e. a \/ x = a \/ a e. x ) )
17		eleq2 2298	. . . . . . . 8 |- ( a = y -> ( x e. a <-> x e. y ) )
18		equequ2 1761	. . . . . . . 8 |- ( a = y -> ( x = a <-> x = y ) )
19		eleq1w 2295	. . . . . . . 8 |- ( a = y -> ( a e. x <-> y e. x ) )
20	17, 18, 19	3orbi123d 1348	. . . . . . 7 |- ( a = y -> ( ( x e. a \/ x = a \/ a e. x ) <-> ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) ) )
21	20	cbvralv 2780	. . . . . 6 |- ( A. a e. On ( x e. a \/ x = a \/ a e. x ) <-> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) )
22	16, 21	sylib 122	. . . . 5 |- ( ( ( x e. On /\ A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) ) /\ EXMID ) -> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) )
23	22	exp31 364	. . . 4 |- ( x e. On -> ( A. z e. x (EXMID -> A. y e. On ( z e. y \/ z = y \/ y e. z ) ) -> (EXMID -> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) ) ) )
24	6, 23	tfis2 4712	. . 3 |- ( x e. On -> (EXMID -> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) ) )
25	24	impcom 125	. 2 |- ( (EXMID /\ x e. On ) -> A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) )
26	25	ralrimiva 2617	1 |- (EXMID -> A. x e. On A. y e. On ( x e. y \/ x = y \/ y e. x ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   \/ w3o 1004   e. wcel 2205   A.wral 2522  EXMIDwem 4312   Oncon0 4489

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-setind 4664

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ral 2527  df-rex 2528  df-rab 2531  df-v 2817  df-dif 3216  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-pw 3676  df-sn 3700  df-uni 3920  df-tr 4214  df-exmid 4313  df-iord 4492  df-on 4494

This theorem is referenced by:  exmidontri  7562  onntri51  7563  exmidontri2or  7566