Theorem inffiexmid 6872

Description: If any given set is either finite or infinite, excluded middle follows. (Contributed by Jim Kingdon, 15-Jun-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
inffiexmid.1	⊢ (𝑥 ∈ Fin ∨ ω ≼ 𝑥)

Assertion

Ref	Expression
inffiexmid	⊢ (𝜑 ∨ ¬ 𝜑)

Distinct variable group:   𝜑,𝑥

Proof of Theorem inffiexmid

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		omex 4570	. . . . 5 ⊢ ω ∈ V
2	1	rabex 4126	. . . 4 ⊢ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ V
3		eleq1 2229	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → (𝑥 ∈ Fin ↔ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin))
4		breq2 3986	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → (ω ≼ 𝑥 ↔ ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑}))
5	3, 4	orbi12d 783	. . . 4 ⊢ (𝑥 = {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → ((𝑥 ∈ Fin ∨ ω ≼ 𝑥) ↔ ({𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin ∨ ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑})))
6		inffiexmid.1	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ Fin ∨ ω ≼ 𝑥)
7	2, 5, 6	vtocl 2780	. . 3 ⊢ ({𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin ∨ ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑})
8		ominf 6862	. . . . . 6 ⊢ ¬ ω ∈ Fin
9		peano1 4571	. . . . . . . . . 10 ⊢ ∅ ∈ ω
10		elex2 2742	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∅ ∈ ω → ∃𝑤 𝑤 ∈ ω)
11	9, 10	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ ∃𝑤 𝑤 ∈ ω
12		r19.3rmv 3499	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑤 𝑤 ∈ ω → (𝜑 ↔ ∀𝑦 ∈ ω 𝜑))
13	11, 12	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 ↔ ∀𝑦 ∈ ω 𝜑)
14		rabid2 2642	. . . . . . . 8 ⊢ (ω = {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ↔ ∀𝑦 ∈ ω 𝜑)
15	13, 14	sylbb2 137	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ω = {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑})
16	15	eleq1d 2235	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (ω ∈ Fin ↔ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin))
17	8, 16	mtbii 664	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ¬ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin)
18	17	con2i 617	. . . 4 ⊢ ({𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin → ¬ 𝜑)
19		infm 6870	. . . . 5 ⊢ (ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → ∃𝑧 𝑧 ∈ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑})
20		biidd 171	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑧 → (𝜑 ↔ 𝜑))
21	20	elrab 2882	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ↔ (𝑧 ∈ ω ∧ 𝜑))
22	21	simprbi 273	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → 𝜑)
23	22	exlimiv 1586	. . . . 5 ⊢ (∃𝑧 𝑧 ∈ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → 𝜑)
24	19, 23	syl 14	. . . 4 ⊢ (ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} → 𝜑)
25	18, 24	orim12i 749	. . 3 ⊢ (({𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑} ∈ Fin ∨ ω ≼ {𝑦 ∈ ω ∣ 𝜑}) → (¬ 𝜑 ∨ 𝜑))
26	7, 25	ax-mp 5	. 2 ⊢ (¬ 𝜑 ∨ 𝜑)
27		orcom 718	. 2 ⊢ ((¬ 𝜑 ∨ 𝜑) ↔ (𝜑 ∨ ¬ 𝜑))
28	26, 27	mpbi 144	1 ⊢ (𝜑 ∨ ¬ 𝜑)

Syntax hints:  ¬ wn 3   ↔ wb 104   ∨ wo 698   = wceq 1343  ∃wex 1480   ∈ wcel 2136  ∀wral 2444  {crab 2448  ∅c0 3409   class class class wbr 3982  ωcom 4567   ≼ cdom 6705  Fincfn 6706

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-ral 2449  df-rex 2450  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-br 3983  df-opab 4044  df-tr 4081  df-id 4271  df-iord 4344  df-on 4346  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-er 6501  df-en 6707  df-dom 6708  df-fin 6709

This theorem is referenced by: (None)