Theorem exmidsbthrlem 16133

Description: Lemma for exmidsbthr 16134. (Contributed by Jim Kingdon, 11-Aug-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
exmidsbthrlem.s	|- S = ( p e. ℕ∞ |-> ( i e. om |-> if ( i = (/) , 1o , ( p ` U. i ) ) ) )

Assertion

Ref	Expression
exmidsbthrlem	|- ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> EXMID )

Distinct variable groups:   S, i   i, p   x, y

Allowed substitution hints:   S( x, y, p)

Proof of Theorem exmidsbthrlem

Dummy variables a b k z f u v w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 109	. . . . . . 7 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) )
2		nninfex 7244	. . . . . . . . . 10 |- ℕ∞ e. _V
3		fconstmpt 4735	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( om X. { (/) } ) = ( i e. om |-> (/) )
4		0nninf 16113	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( om X. { (/) } ) e. ℕ∞
5	3, 4	eqeltrri 2280	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( i e. om |-> (/) ) e. ℕ∞
6	5	fconst6 5492	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) : z -->ℕ∞
7	6	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z C_ { (/) } -> ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) : z -->ℕ∞ )
8		ssel 3191	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( z C_ { (/) } -> ( u e. z -> u e. { (/) } ) )
9		elsni 3656	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( u e. { (/) } -> u = (/) )
10	8, 9	syl6 33	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( z C_ { (/) } -> ( u e. z -> u = (/) ) )
11		ssel 3191	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( z C_ { (/) } -> ( v e. z -> v e. { (/) } ) )
12		elsni 3656	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( v e. { (/) } -> v = (/) )
13	11, 12	syl6 33	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( z C_ { (/) } -> ( v e. z -> v = (/) ) )
14	10, 13	anim12d 335	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z C_ { (/) } -> ( ( u e. z /\ v e. z ) -> ( u = (/) /\ v = (/) ) ) )
15		eqtr3 2226	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( u = (/) /\ v = (/) ) -> u = v )
16	14, 15	syl6 33	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z C_ { (/) } -> ( ( u e. z /\ v e. z ) -> u = v ) )
17	16	imp 124	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( z C_ { (/) } /\ ( u e. z /\ v e. z ) ) -> u = v )
18	17	a1d 22	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( z C_ { (/) } /\ ( u e. z /\ v e. z ) ) -> ( ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` u ) = ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` v ) -> u = v ) )
19	18	ralrimivva 2589	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z C_ { (/) } -> A. u e. z A. v e. z ( ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` u ) = ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` v ) -> u = v ) )
20		dff13 5855	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) : z -1-1->ℕ∞ <-> ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) : z -->ℕ∞ /\ A. u e. z A. v e. z ( ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` u ) = ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) ` v ) -> u = v ) ) )
21	7, 19, 20	sylanbrc 417	. . . . . . . . . . 11 |- ( z C_ { (/) } -> ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) : z -1-1->ℕ∞ )
22		exmidsbthrlem.s	. . . . . . . . . . . . 13 |- S = ( p e. ℕ∞ |-> ( i e. om |-> if ( i = (/) , 1o , ( p ` U. i ) ) ) )
23	22	peano4nninf 16115	. . . . . . . . . . . 12 |- S :ℕ∞ -1-1->ℕ∞
24	23	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( z C_ { (/) } -> S :ℕ∞ -1-1->ℕ∞ )
25		disj 3513	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) i^i ran S ) = (/) <-> A. a e. ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) -. a e. ran S )
26	22	peano3nninf 16116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( b e. ℕ∞ -> ( S ` b ) =/= ( k e. om |-> (/) ) )
27		eqidd 2207	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( k = i -> (/) = (/) )
28	27	cbvmptv 4151	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( k e. om |-> (/) ) = ( i e. om |-> (/) )
29	28	neeq2i 2393	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( S ` b ) =/= ( k e. om |-> (/) ) <-> ( S ` b ) =/= ( i e. om |-> (/) ) )
30	26, 29	sylib 122	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( b e. ℕ∞ -> ( S ` b ) =/= ( i e. om |-> (/) ) )
31	30	neneqd 2398	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( b e. ℕ∞ -> -. ( S ` b ) = ( i e. om |-> (/) ) )
32	31	nrex 2599	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- -. E. b e. ℕ∞ ( S ` b ) = ( i e. om |-> (/) )
33		f1dm 5503	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( S :ℕ∞ -1-1->ℕ∞ -> dom S = ℕ∞ )
34	23, 33	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- dom S = ℕ∞
35		eqcom 2208	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( i e. om |-> (/) ) = ( S ` b ) <-> ( S ` b ) = ( i e. om |-> (/) ) )
36	34, 35	rexeqbii 2520	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( E. b e. dom S ( i e. om |-> (/) ) = ( S ` b ) <-> E. b e. ℕ∞ ( S ` b ) = ( i e. om |-> (/) ) )
37	32, 36	mtbir 673	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- -. E. b e. dom S ( i e. om |-> (/) ) = ( S ` b )
38	22	funmpt2 5324	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- Fun S
39		elrnrexdm 5737	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( Fun S -> ( ( i e. om |-> (/) ) e. ran S -> E. b e. dom S ( i e. om |-> (/) ) = ( S ` b ) ) )
40	38, 39	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( i e. om |-> (/) ) e. ran S -> E. b e. dom S ( i e. om |-> (/) ) = ( S ` b ) )
41	37, 40	mto 664	. . . . . . . . . . . . . 14 |- -. ( i e. om |-> (/) ) e. ran S
42		rnxpss 5128	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) C_ { ( i e. om |-> (/) ) }
43	42	sseli 3193	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( a e. ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) -> a e. { ( i e. om |-> (/) ) } )
44		elsni 3656	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( a e. { ( i e. om |-> (/) ) } -> a = ( i e. om |-> (/) ) )
45	43, 44	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( a e. ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) -> a = ( i e. om |-> (/) ) )
46	45	eleq1d 2275	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( a e. ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) -> ( a e. ran S <-> ( i e. om |-> (/) ) e. ran S ) )
47	41, 46	mtbiri 677	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( a e. ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) -> -. a e. ran S )
48	25, 47	mprgbir 2565	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) i^i ran S ) = (/)
49	48	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( z C_ { (/) } -> ( ran ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) i^i ran S ) = (/) )
50	21, 24, 49	casef1 7213	. . . . . . . . . 10 |- ( z C_ { (/) } -> case ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) , S ) : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1->ℕ∞ )
51		f1domg 6867	. . . . . . . . . 10 |- (ℕ∞ e. _V -> (case ( ( z X. { ( i e. om |-> (/) ) } ) , S ) : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1->ℕ∞ -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ ) )
52	2, 50, 51	mpsyl 65	. . . . . . . . 9 |- ( z C_ { (/) } -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ )
53	52	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ )
54		inrresf1 7185	. . . . . . . . 9 |- (inr |` ℕ∞ ) :ℕ∞ -1-1-> ( z ⊔ ℕ∞ )
55		vex 2776	. . . . . . . . . . 11 |- z e. _V
56		djuex 7166	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( z e. _V /\ ℕ∞ e. _V ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) e. _V )
57	55, 2, 56	mp2an 426	. . . . . . . . . 10 |- ( z ⊔ ℕ∞ ) e. _V
58	57	f1dom 6869	. . . . . . . . 9 |- ( (inr |` ℕ∞ ) :ℕ∞ -1-1-> ( z ⊔ ℕ∞ ) -> ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) )
59	54, 58	ax-mp 5	. . . . . . . 8 |- ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ )
60	53, 59	jctir 313	. . . . . . 7 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ /\ ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) )
61		breq12 4059	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = ( z ⊔ ℕ∞ ) /\ y = ℕ∞ ) -> ( x ~<_ y <-> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ ) )
62		breq12 4059	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( y = ℕ∞ /\ x = ( z ⊔ ℕ∞ ) ) -> ( y ~<_ x <-> ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) )
63	62	ancoms 268	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = ( z ⊔ ℕ∞ ) /\ y = ℕ∞ ) -> ( y ~<_ x <-> ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) )
64	61, 63	anbi12d 473	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = ( z ⊔ ℕ∞ ) /\ y = ℕ∞ ) -> ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) <-> ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ /\ ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) ) )
65		breq12 4059	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = ( z ⊔ ℕ∞ ) /\ y = ℕ∞ ) -> ( x ~~ y <-> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ ) )
66	64, 65	imbi12d 234	. . . . . . . . 9 |- ( ( x = ( z ⊔ ℕ∞ ) /\ y = ℕ∞ ) -> ( ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) <-> ( ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ /\ ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ ) ) )
67	66	spc2gv 2868	. . . . . . . 8 |- ( ( ( z ⊔ ℕ∞ ) e. _V /\ ℕ∞ e. _V ) -> ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> ( ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ /\ ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ ) ) )
68	57, 2, 67	mp2an 426	. . . . . . 7 |- ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> ( ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~<_ ℕ∞ /\ ℕ∞ ~<_ ( z ⊔ ℕ∞ ) ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ ) )
69	1, 60, 68	sylc 62	. . . . . 6 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ )
70		bren 6853	. . . . . 6 |- ( ( z ⊔ ℕ∞ ) ~~ ℕ∞ <-> E. f f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ )
71	69, 70	sylib 122	. . . . 5 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> E. f f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ )
72		nninfomni 16128	. . . . . . . . 9 |- ℕ∞ e. Omni
73	72	a1i 9	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ℕ∞ e. Omni )
74		f1ocnv 5552	. . . . . . . . . 10 |- ( f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ -> `' f :ℕ∞ -1-1-onto-> ( z ⊔ ℕ∞ ) )
75		f1ofo 5546	. . . . . . . . . 10 |- ( `' f :ℕ∞ -1-1-onto-> ( z ⊔ ℕ∞ ) -> `' f :ℕ∞ -onto-> ( z ⊔ ℕ∞ ) )
76	74, 75	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ -> `' f :ℕ∞ -onto-> ( z ⊔ ℕ∞ ) )
77	76	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> `' f :ℕ∞ -onto-> ( z ⊔ ℕ∞ ) )
78	73, 77	fodjuomni 7272	. . . . . . 7 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ( E. w w e. z \/ z = (/) ) )
79		sssnm 3803	. . . . . . . . . 10 |- ( E. w w e. z -> ( z C_ { (/) } <-> z = { (/) } ) )
80	79	biimpcd 159	. . . . . . . . 9 |- ( z C_ { (/) } -> ( E. w w e. z -> z = { (/) } ) )
81	80	ad2antlr 489	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ( E. w w e. z -> z = { (/) } ) )
82	81	orim1d 789	. . . . . . 7 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ( ( E. w w e. z \/ z = (/) ) -> ( z = { (/) } \/ z = (/) ) ) )
83	78, 82	mpd 13	. . . . . 6 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ( z = { (/) } \/ z = (/) ) )
84	83	orcomd 731	. . . . 5 |- ( ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) /\ f : ( z ⊔ ℕ∞ ) -1-1-onto->ℕ∞ ) -> ( z = (/) \/ z = { (/) } ) )
85	71, 84	exlimddv 1923	. . . 4 |- ( ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) /\ z C_ { (/) } ) -> ( z = (/) \/ z = { (/) } ) )
86	85	ex 115	. . 3 |- ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> ( z C_ { (/) } -> ( z = (/) \/ z = { (/) } ) ) )
87	86	alrimiv 1898	. 2 |- ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> A. z ( z C_ { (/) } -> ( z = (/) \/ z = { (/) } ) ) )
88		exmid01 4253	. 2 |- (EXMID <-> A. z ( z C_ { (/) } -> ( z = (/) \/ z = { (/) } ) ) )
89	87, 88	sylibr 134	1 |- ( A. x A. y ( ( x ~<_ y /\ y ~<_ x ) -> x ~~ y ) -> EXMID )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 710   A.wal 1371   = wceq 1373   E.wex 1516   e. wcel 2177   =/= wne 2377   A.wral 2485   E.wrex 2486   _Vcvv 2773   i^i cin 3169   C_ wss 3170   (/)c0 3464   ifcif 3575   {csn 3638   U.cuni 3859   class class class wbr 4054   |-> cmpt 4116  EXMIDwem 4249   omcom 4651   X. cxp 4686   `'ccnv 4687   dom cdm 4688   ran crn 4689   |` cres 4690   Fun wfun 5279   -->wf 5281   -1-1->wf1 5282   -onto->wfo 5283   -1-1-onto->wf1o 5284   ` cfv 5285   1oc1o 6513   ~~ cen 6843   ~<_ cdom 6844   ⊔ cdju 7160  inrcinr 7169  casecdjucase 7206  ℕ_∞xnninf 7242  Omnicomni 7257

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 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4170  ax-sep 4173  ax-nul 4181  ax-pow 4229  ax-pr 4264  ax-un 4493  ax-setind 4598  ax-iinf 4649

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3003  df-csb 3098  df-dif 3172  df-un 3174  df-in 3176  df-ss 3183  df-nul 3465  df-if 3576  df-pw 3623  df-sn 3644  df-pr 3645  df-op 3647  df-uni 3860  df-int 3895  df-iun 3938  df-br 4055  df-opab 4117  df-mpt 4118  df-tr 4154  df-exmid 4250  df-id 4353  df-iord 4426  df-on 4428  df-suc 4431  df-iom 4652  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-iota 5246  df-fun 5287  df-fn 5288  df-f 5289  df-f1 5290  df-fo 5291  df-f1o 5292  df-fv 5293  df-ov 5965  df-oprab 5966  df-mpo 5967  df-1st 6244  df-2nd 6245  df-1o 6520  df-2o 6521  df-map 6755  df-en 6846  df-dom 6847  df-dju 7161  df-inl 7170  df-inr 7171  df-case 7207  df-nninf 7243  df-omni 7258

This theorem is referenced by:  exmidsbthr  16134