Theorem nnsucuniel 6641

Description: Given an element A of the union of a natural number B, suc A is an element of B itself. The reverse direction holds for all ordinals (sucunielr 4602). The forward direction for all ordinals implies excluded middle (ordsucunielexmid 4623). (Contributed by Jim Kingdon, 13-Mar-2022.)

Assertion

Ref	Expression
nnsucuniel	|- ( B e. om -> ( A e. U. B <-> suc A e. B ) )

Proof of Theorem nnsucuniel

Dummy variable n is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		noel 3495	. . . . . . 7 |- -. A e. (/)
2		uni0 3915	. . . . . . . 8 |- U. (/) = (/)
3	2	eleq2i 2296	. . . . . . 7 |- ( A e. U. (/) <-> A e. (/) )
4	1, 3	mtbir 675	. . . . . 6 |- -. A e. U. (/)
5		unieq 3897	. . . . . . 7 |- ( B = (/) -> U. B = U. (/) )
6	5	eleq2d 2299	. . . . . 6 |- ( B = (/) -> ( A e. U. B <-> A e. U. (/) ) )
7	4, 6	mtbiri 679	. . . . 5 |- ( B = (/) -> -. A e. U. B )
8	7	pm2.21d 622	. . . 4 |- ( B = (/) -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) )
9	8	adantl 277	. . 3 |- ( ( B e. om /\ B = (/) ) -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) )
10		unieq 3897	. . . . . . . . . . . 12 |- ( B = suc n -> U. B = U. suc n )
11	10	eleq2d 2299	. . . . . . . . . . 11 |- ( B = suc n -> ( A e. U. B <-> A e. U. suc n ) )
12	11	ad2antll 491	. . . . . . . . . 10 |- ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) -> ( A e. U. B <-> A e. U. suc n ) )
13	12	biimpa 296	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> A e. U. suc n )
14		simplrl 535	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> n e. om )
15		nnord 4704	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( n e. om -> Ord n )
16		ordtr 4469	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( Ord n -> Tr n )
17	15, 16	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 |- ( n e. om -> Tr n )
18		vex 2802	. . . . . . . . . . . . 13 |- n e. _V
19	18	unisuc 4504	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Tr n <-> U. suc n = n )
20	17, 19	sylib 122	. . . . . . . . . . 11 |- ( n e. om -> U. suc n = n )
21	14, 20	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> U. suc n = n )
22	21	eleq2d 2299	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> ( A e. U. suc n <-> A e. n ) )
23	13, 22	mpbid 147	. . . . . . . 8 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> A e. n )
24		nnsucelsuc 6637	. . . . . . . . 9 |- ( n e. om -> ( A e. n <-> suc A e. suc n ) )
25	14, 24	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> ( A e. n <-> suc A e. suc n ) )
26	23, 25	mpbid 147	. . . . . . 7 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> suc A e. suc n )
27		simplrr 536	. . . . . . 7 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> B = suc n )
28	26, 27	eleqtrrd 2309	. . . . . 6 |- ( ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) /\ A e. U. B ) -> suc A e. B )
29	28	ex 115	. . . . 5 |- ( ( B e. om /\ ( n e. om /\ B = suc n ) ) -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) )
30	29	rexlimdvaa 2649	. . . 4 |- ( B e. om -> ( E. n e. om B = suc n -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) ) )
31	30	imp 124	. . 3 |- ( ( B e. om /\ E. n e. om B = suc n ) -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) )
32		nn0suc 4696	. . 3 |- ( B e. om -> ( B = (/) \/ E. n e. om B = suc n ) )
33	9, 31, 32	mpjaodan 803	. 2 |- ( B e. om -> ( A e. U. B -> suc A e. B ) )
34		sucunielr 4602	. 2 |- ( suc A e. B -> A e. U. B )
35	33, 34	impbid1 142	1 |- ( B e. om -> ( A e. U. B <-> suc A e. B ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1395   e. wcel 2200   E.wrex 2509   (/)c0 3491   U.cuni 3888   Tr wtr 4182   Ord word 4453   suc csuc 4456   omcom 4682

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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-sep 4202  ax-nul 4210  ax-pow 4258  ax-pr 4293  ax-un 4524  ax-iinf 4680

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ral 2513  df-rex 2514  df-v 2801  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-uni 3889  df-int 3924  df-tr 4183  df-iord 4457  df-on 4459  df-suc 4462  df-iom 4683

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