Theorem ordsoexmid 4704

Description: Weak linearity of ordinals implies the law of the excluded middle (that is, decidability of an arbitrary proposition). (Contributed by Mario Carneiro and Jim Kingdon, 29-Jan-2019.)

Hypothesis

Ref	Expression
ordsoexmid.1	|- _E Or On

Assertion

Ref	Expression
ordsoexmid	|- ( ph \/ -. ph )

Proof of Theorem ordsoexmid

Dummy variables x y z w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ordtriexmidlem 4661	. . . . 5 |- { w e. { (/) } | ph } e. On
2	1	elexi 2834	. . . 4 |- { w e. { (/) } | ph } e. _V
3	2	sucid 4557	. . 3 |- { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph }
4	1	onsuci 4658	. . . 4 |- suc { w e. { (/) } | ph } e. On
5		suc0 4551	. . . . 5 |- suc (/) = { (/) }
6		0elon 4532	. . . . . 6 |- (/) e. On
7	6	onsuci 4658	. . . . 5 |- suc (/) e. On
8	5, 7	eqeltrri 2312	. . . 4 |- { (/) } e. On
9		eleq1 2301	. . . . . . 7 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. On <-> { w e. { (/) } | ph } e. On ) )
10	9	3anbi1d 1357	. . . . . 6 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) <-> ( { w e. { (/) } | ph } e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) ) )
11		eleq1 2301	. . . . . . 7 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } <-> { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) )
12		eleq1 2301	. . . . . . . 8 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } <-> { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } ) )
13	12	orbi1d 803	. . . . . . 7 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) <-> ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) )
14	11, 13	imbi12d 234	. . . . . 6 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) <-> ( { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) ) )
15	10, 14	imbi12d 234	. . . . 5 |- ( x = { w e. { (/) } | ph } -> ( ( ( x e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) ) <-> ( ( { w e. { (/) } | ph } e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) ) ) )
16	4	elexi 2834	. . . . . 6 |- suc { w e. { (/) } | ph } e. _V
17		eleq1 2301	. . . . . . . 8 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( y e. On <-> suc { w e. { (/) } | ph } e. On ) )
18	17	3anbi2d 1358	. . . . . . 7 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. On /\ y e. On /\ { (/) } e. On ) <-> ( x e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) ) )
19		eleq2 2302	. . . . . . . 8 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. y <-> x e. suc { w e. { (/) } | ph } ) )
20		eleq2 2302	. . . . . . . . 9 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { (/) } e. y <-> { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) )
21	20	orbi2d 802	. . . . . . . 8 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) <-> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) )
22	19, 21	imbi12d 234	. . . . . . 7 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( ( x e. y -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) <-> ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) ) )
23	18, 22	imbi12d 234	. . . . . 6 |- ( y = suc { w e. { (/) } | ph } -> ( ( ( x e. On /\ y e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. y -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) ) <-> ( ( x e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) ) ) )
24		p0ex 4320	. . . . . . 7 |- { (/) } e. _V
25		eleq1 2301	. . . . . . . . 9 |- ( z = { (/) } -> ( z e. On <-> { (/) } e. On ) )
26	25	3anbi3d 1359	. . . . . . . 8 |- ( z = { (/) } -> ( ( x e. On /\ y e. On /\ z e. On ) <-> ( x e. On /\ y e. On /\ { (/) } e. On ) ) )
27		eleq2 2302	. . . . . . . . . 10 |- ( z = { (/) } -> ( x e. z <-> x e. { (/) } ) )
28		eleq1 2301	. . . . . . . . . 10 |- ( z = { (/) } -> ( z e. y <-> { (/) } e. y ) )
29	27, 28	orbi12d 805	. . . . . . . . 9 |- ( z = { (/) } -> ( ( x e. z \/ z e. y ) <-> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) )
30	29	imbi2d 230	. . . . . . . 8 |- ( z = { (/) } -> ( ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) <-> ( x e. y -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) ) )
31	26, 30	imbi12d 234	. . . . . . 7 |- ( z = { (/) } -> ( ( ( x e. On /\ y e. On /\ z e. On ) -> ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) ) <-> ( ( x e. On /\ y e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. y -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) ) ) )
32		ordsoexmid.1	. . . . . . . . . . 11 |- _E Or On
33		df-iso 4437	. . . . . . . . . . 11 |- ( _E Or On <-> ( _E Po On /\ A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) ) ) )
34	32, 33	mpbi 145	. . . . . . . . . 10 |- ( _E Po On /\ A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) ) )
35	34	simpri 113	. . . . . . . . 9 |- A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) )
36		epel 4432	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x _E y <-> x e. y )
37		epel 4432	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x _E z <-> x e. z )
38		epel 4432	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( z _E y <-> z e. y )
39	37, 38	orbi12i 776	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( x _E z \/ z _E y ) <-> ( x e. z \/ z e. y ) )
40	36, 39	imbi12i 239	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) ) <-> ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) )
41	40	2ralbii 2558	. . . . . . . . . 10 |- ( A. y e. On A. z e. On ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) ) <-> A. y e. On A. z e. On ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) )
42	41	ralbii 2556	. . . . . . . . 9 |- ( A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x _E y -> ( x _E z \/ z _E y ) ) <-> A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) )
43	35, 42	mpbi 145	. . . . . . . 8 |- A. x e. On A. y e. On A. z e. On ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) )
44	43	rspec3 2640	. . . . . . 7 |- ( ( x e. On /\ y e. On /\ z e. On ) -> ( x e. y -> ( x e. z \/ z e. y ) ) )
45	24, 31, 44	vtocl 2877	. . . . . 6 |- ( ( x e. On /\ y e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. y -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. y ) ) )
46	16, 23, 45	vtocl 2877	. . . . 5 |- ( ( x e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( x e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( x e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) )
47	2, 15, 46	vtocl 2877	. . . 4 |- ( ( { w e. { (/) } | ph } e. On /\ suc { w e. { (/) } | ph } e. On /\ { (/) } e. On ) -> ( { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) ) )
48	1, 4, 8, 47	mp3an 1378	. . 3 |- ( { w e. { (/) } | ph } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) )
49	2	elsn 3721	. . . . 5 |- ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } <-> { w e. { (/) } | ph } = (/) )
50		ordtriexmidlem2 4662	. . . . 5 |- ( { w e. { (/) } | ph } = (/) -> -. ph )
51	49, 50	sylbi 121	. . . 4 |- ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } -> -. ph )
52		elirr 4683	. . . . . . 7 |- -. { (/) } e. { (/) }
53		elrabi 2979	. . . . . . 7 |- ( { (/) } e. { w e. { (/) } | ph } -> { (/) } e. { (/) } )
54	52, 53	mto 672	. . . . . 6 |- -. { (/) } e. { w e. { (/) } | ph }
55		elsuci 4543	. . . . . . 7 |- ( { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( { (/) } e. { w e. { (/) } | ph } \/ { (/) } = { w e. { (/) } | ph } ) )
56	55	ord 736	. . . . . 6 |- ( { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ( -. { (/) } e. { w e. { (/) } | ph } -> { (/) } = { w e. { (/) } | ph } ) )
57	54, 56	mpi 15	. . . . 5 |- ( { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> { (/) } = { w e. { (/) } | ph } )
58		0ex 4255	. . . . . . 7 |- (/) e. _V
59		biidd 172	. . . . . . 7 |- ( w = (/) -> ( ph <-> ph ) )
60	58, 59	rabsnt 3782	. . . . . 6 |- ( { w e. { (/) } | ph } = { (/) } -> ph )
61	60	eqcoms 2241	. . . . 5 |- ( { (/) } = { w e. { (/) } | ph } -> ph )
62	57, 61	syl 14	. . . 4 |- ( { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } -> ph )
63	51, 62	orim12i 771	. . 3 |- ( ( { w e. { (/) } | ph } e. { (/) } \/ { (/) } e. suc { w e. { (/) } | ph } ) -> ( -. ph \/ ph ) )
64	3, 48, 63	mp2b 8	. 2 |- ( -. ph \/ ph )
65		orcom 740	. 2 |- ( ( -. ph \/ ph ) <-> ( ph \/ -. ph ) )
66	64, 65	mpbi 145	1 |- ( ph \/ -. ph )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   \/ wo 720   /\ w3a 1009   = wceq 1402   e. wcel 2209   A.wral 2528   {crab 2532   (/)c0 3520   {csn 3705   class class class wbr 4125   _E cep 4427   Po wpo 4434   Or wor 4435   Oncon0 4503   suc csuc 4505

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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-ral 2533  df-rex 2534  df-rab 2537  df-v 2823  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-br 4126  df-opab 4188  df-tr 4225  df-eprel 4429  df-iso 4437  df-iord 4506  df-on 4508  df-suc 4511

This theorem is referenced by: (None)