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Theorem finexdc 6749
Description: Decidability of existence, over a finite set and defined by a decidable proposition. (Contributed by Jim Kingdon, 12-Jul-2022.)
Assertion
Ref Expression
finexdc ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → DECID𝑥𝐴 𝜑)
Distinct variable group:   𝑥,𝐴
Allowed substitution hint:   𝜑(𝑥)

Proof of Theorem finexdc
Dummy variables 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rexeq 2601 . . 3 (𝑤 = ∅ → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
21dcbid 806 . 2 (𝑤 = ∅ → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
3 rexeq 2601 . . 3 (𝑤 = 𝑦 → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥𝑦 𝜑))
43dcbid 806 . 2 (𝑤 = 𝑦 → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥𝑦 𝜑))
5 rexeq 2601 . . 3 (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
65dcbid 806 . 2 (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
7 rexeq 2601 . . 3 (𝑤 = 𝐴 → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥𝐴 𝜑))
87dcbid 806 . 2 (𝑤 = 𝐴 → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥𝐴 𝜑))
9 rex0 3346 . . . . 5 ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑
109olci 704 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑)
11 df-dc 803 . . . 4 (DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ↔ (∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
1210, 11mpbir 145 . . 3 DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑
1312a1i 9 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑)
14 simpr 109 . . . . . . . . 9 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → [𝑧 / 𝑥]𝜑)
15 sbsbc 2882 . . . . . . . . . 10 ([𝑧 / 𝑥]𝜑[𝑧 / 𝑥]𝜑)
16 rexsns 3529 . . . . . . . . . 10 (∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑[𝑧 / 𝑥]𝜑)
1715, 16bitr4i 186 . . . . . . . . 9 ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
1814, 17sylib 121 . . . . . . . 8 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
1918olcd 706 . . . . . . 7 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
20 rexun 3222 . . . . . . 7 (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
2119, 20sylibr 133 . . . . . 6 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
2221orcd 705 . . . . 5 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
23 df-dc 803 . . . . 5 (DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
2422, 23sylibr 133 . . . 4 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
25 simpr 109 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ∃𝑥𝑦 𝜑)
2625orcd 705 . . . . . . . 8 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
2726, 20sylibr 133 . . . . . . 7 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
2827orcd 705 . . . . . 6 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
2928, 23sylibr 133 . . . . 5 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
30 simpr 109 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑)
31 simpr 109 . . . . . . . . . . 11 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑)
3217notbii 640 . . . . . . . . . . 11 (¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑 ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
3331, 32sylib 121 . . . . . . . . . 10 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
3433adantr 272 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
35 ioran 724 . . . . . . . . 9 (¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑) ↔ (¬ ∃𝑥𝑦 𝜑 ∧ ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3630, 34, 35sylanbrc 411 . . . . . . . 8 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3720notbii 640 . . . . . . . 8 (¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ ¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3836, 37sylibr 133 . . . . . . 7 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
3938olcd 706 . . . . . 6 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
4039, 23sylibr 133 . . . . 5 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
41 exmiddc 804 . . . . . 6 (DECID𝑥𝑦 𝜑 → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑))
4241ad2antlr 478 . . . . 5 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑))
4329, 40, 42mpjaodan 770 . . . 4 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
44 simplrr 508 . . . . . . 7 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → 𝑧 ∈ (𝐴𝑦))
4544eldifad 3048 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → 𝑧𝐴)
46 simp-4r 514 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑)
47 nfs1v 1890 . . . . . . . 8 𝑥[𝑧 / 𝑥]𝜑
4847nfdc 1620 . . . . . . 7 𝑥DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑
49 sbequ12 1727 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝜑 ↔ [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5049dcbid 806 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (DECID 𝜑DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5148, 50rspc 2754 . . . . . 6 (𝑧𝐴 → (∀𝑥𝐴 DECID 𝜑DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5245, 46, 51sylc 62 . . . . 5 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑)
53 exmiddc 804 . . . . 5 (DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑 → ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ∨ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5452, 53syl 14 . . . 4 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ∨ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5524, 43, 54mpjaodan 770 . . 3 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
5655ex 114 . 2 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) → (DECID𝑥𝑦 𝜑DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
57 simpl 108 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → 𝐴 ∈ Fin)
582, 4, 6, 8, 13, 56, 57findcard2sd 6739 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → DECID𝑥𝐴 𝜑)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 103  wo 680  DECID wdc 802   = wceq 1314  wcel 1463  [wsb 1718  wral 2390  wrex 2391  [wsbc 2878  cdif 3034  cun 3035  wss 3037  c0 3329  {csn 3493  Fincfn 6588
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 586  ax-in2 587  ax-io 681  ax-5 1406  ax-7 1407  ax-gen 1408  ax-ie1 1452  ax-ie2 1453  ax-8 1465  ax-10 1466  ax-11 1467  ax-i12 1468  ax-bndl 1469  ax-4 1470  ax-13 1474  ax-14 1475  ax-17 1489  ax-i9 1493  ax-ial 1497  ax-i5r 1498  ax-ext 2097  ax-coll 4003  ax-sep 4006  ax-nul 4014  ax-pow 4058  ax-pr 4091  ax-un 4315  ax-setind 4412  ax-iinf 4462
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 803  df-3or 946  df-3an 947  df-tru 1317  df-fal 1320  df-nf 1420  df-sb 1719  df-eu 1978  df-mo 1979  df-clab 2102  df-cleq 2108  df-clel 2111  df-nfc 2244  df-ne 2283  df-ral 2395  df-rex 2396  df-reu 2397  df-rab 2399  df-v 2659  df-sbc 2879  df-csb 2972  df-dif 3039  df-un 3041  df-in 3043  df-ss 3050  df-nul 3330  df-if 3441  df-pw 3478  df-sn 3499  df-pr 3500  df-op 3502  df-uni 3703  df-int 3738  df-iun 3781  df-br 3896  df-opab 3950  df-mpt 3951  df-tr 3987  df-id 4175  df-iord 4248  df-on 4250  df-suc 4253  df-iom 4465  df-xp 4505  df-rel 4506  df-cnv 4507  df-co 4508  df-dm 4509  df-rn 4510  df-res 4511  df-ima 4512  df-iota 5046  df-fun 5083  df-fn 5084  df-f 5085  df-f1 5086  df-fo 5087  df-f1o 5088  df-fv 5089  df-er 6383  df-en 6589  df-fin 6591
This theorem is referenced by:  dfrex2fin  6750
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