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Theorem finexdc 6902
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 2674 . . 3 (𝑤 = ∅ → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
21dcbid 838 . 2 (𝑤 = ∅ → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
3 rexeq 2674 . . 3 (𝑤 = 𝑦 → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥𝑦 𝜑))
43dcbid 838 . 2 (𝑤 = 𝑦 → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥𝑦 𝜑))
5 rexeq 2674 . . 3 (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
65dcbid 838 . 2 (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
7 rexeq 2674 . . 3 (𝑤 = 𝐴 → (∃𝑥𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑥𝐴 𝜑))
87dcbid 838 . 2 (𝑤 = 𝐴 → (DECID𝑥𝑤 𝜑DECID𝑥𝐴 𝜑))
9 rex0 3441 . . . . 5 ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑
109olci 732 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑)
11 df-dc 835 . . . 4 (DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ↔ (∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ ∅ 𝜑))
1210, 11mpbir 146 . . 3 DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑
1312a1i 9 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → DECID𝑥 ∈ ∅ 𝜑)
14 simpr 110 . . . . . . . . 9 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → [𝑧 / 𝑥]𝜑)
15 sbsbc 2967 . . . . . . . . . 10 ([𝑧 / 𝑥]𝜑[𝑧 / 𝑥]𝜑)
16 rexsns 3632 . . . . . . . . . 10 (∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑[𝑧 / 𝑥]𝜑)
1715, 16bitr4i 187 . . . . . . . . 9 ([𝑧 / 𝑥]𝜑 ↔ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
1814, 17sylib 122 . . . . . . . 8 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
1918olcd 734 . . . . . . 7 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
20 rexun 3316 . . . . . . 7 (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
2119, 20sylibr 134 . . . . . 6 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
2221orcd 733 . . . . 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 835 . . . . 5 (DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ (∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
2422, 23sylibr 134 . . . 4 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
25 simpr 110 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ∃𝑥𝑦 𝜑)
2625orcd 733 . . . . . . . 8 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
2726, 20sylibr 134 . . . . . . 7 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
2827orcd 733 . . . . . 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 134 . . . . 5 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ∃𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
30 simpr 110 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑)
31 simpr 110 . . . . . . . . . . 11 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑)
3217notbii 668 . . . . . . . . . . 11 (¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑 ↔ ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
3331, 32sylib 122 . . . . . . . . . 10 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
3433adantr 276 . . . . . . . . 9 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑)
35 ioran 752 . . . . . . . . 9 (¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑) ↔ (¬ ∃𝑥𝑦 𝜑 ∧ ¬ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3630, 34, 35sylanbrc 417 . . . . . . . 8 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3720notbii 668 . . . . . . . 8 (¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑 ↔ ¬ (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ∃𝑥 ∈ {𝑧}𝜑))
3836, 37sylibr 134 . . . . . . 7 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → ¬ ∃𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
3938olcd 734 . . . . . 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 134 . . . . 5 (((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) ∧ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
41 exmiddc 836 . . . . . 6 (DECID𝑥𝑦 𝜑 → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑))
4241ad2antlr 489 . . . . 5 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → (∃𝑥𝑦 𝜑 ∨ ¬ ∃𝑥𝑦 𝜑))
4329, 40, 42mpjaodan 798 . . . 4 ((((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) ∧ ¬ [𝑧 / 𝑥]𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
44 simplrr 536 . . . . . . 7 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → 𝑧 ∈ (𝐴𝑦))
4544eldifad 3141 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → 𝑧𝐴)
46 simp-4r 542 . . . . . 6 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑)
47 nfs1v 1939 . . . . . . . 8 𝑥[𝑧 / 𝑥]𝜑
4847nfdc 1659 . . . . . . 7 𝑥DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑
49 sbequ12 1771 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝜑 ↔ [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5049dcbid 838 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (DECID 𝜑DECID [𝑧 / 𝑥]𝜑))
5148, 50rspc 2836 . . . . . 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 836 . . . . 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 798 . . 3 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) ∧ DECID𝑥𝑦 𝜑) → DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑)
5655ex 115 . 2 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) ∧ 𝑦 ∈ Fin) ∧ (𝑦𝐴𝑧 ∈ (𝐴𝑦))) → (DECID𝑥𝑦 𝜑DECID𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝜑))
57 simpl 109 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → 𝐴 ∈ Fin)
582, 4, 6, 8, 13, 56, 57findcard2sd 6892 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥𝐴 DECID 𝜑) → DECID𝑥𝐴 𝜑)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wo 708  DECID wdc 834   = wceq 1353  [wsb 1762  wcel 2148  wral 2455  wrex 2456  [wsbc 2963  cdif 3127  cun 3128  wss 3130  c0 3423  {csn 3593  Fincfn 6740
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4119  ax-sep 4122  ax-nul 4130  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-iinf 4588
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2740  df-sbc 2964  df-csb 3059  df-dif 3132  df-un 3134  df-in 3136  df-ss 3143  df-nul 3424  df-if 3536  df-pw 3578  df-sn 3599  df-pr 3600  df-op 3602  df-uni 3811  df-int 3846  df-iun 3889  df-br 4005  df-opab 4066  df-mpt 4067  df-tr 4103  df-id 4294  df-iord 4367  df-on 4369  df-suc 4372  df-iom 4591  df-xp 4633  df-rel 4634  df-cnv 4635  df-co 4636  df-dm 4637  df-rn 4638  df-res 4639  df-ima 4640  df-iota 5179  df-fun 5219  df-fn 5220  df-f 5221  df-f1 5222  df-fo 5223  df-f1o 5224  df-fv 5225  df-er 6535  df-en 6741  df-fin 6743
This theorem is referenced by:  dfrex2fin  6903  nninfwlpoimlemg  7173  nninfwlpoimlemginf  7174
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