Theorem nninfwlpoimlemginf 7506

Description: Lemma for nninfwlpoim 7509. (Contributed by Jim Kingdon, 8-Dec-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
nninfwlpoimlemg.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:ω⟶2o)
nninfwlpoimlemg.g	⊢ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ if(∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o))

Assertion

Ref	Expression
nninfwlpoimlemginf	⊢ (𝜑 → (𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o) ↔ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o))

Distinct variable groups:   𝑖,𝐹,𝑛,𝑥   𝑛,𝐺,𝑥   𝜑,𝑖,𝑥,𝑛

Allowed substitution hint:   𝐺(𝑖)

Proof of Theorem nninfwlpoimlemginf

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nninfwlpoimlemg.g	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ if(∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o))
2		suceq 4542	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝑛 → suc 𝑖 = suc 𝑛)
3	2	rexeqdv 2756	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑛 → (∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅ ↔ ∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅))
4	3	ifbid 3659	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 = 𝑛 → if(∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o) = if(∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o))
5		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → 𝑛 ∈ ω)
6		0lt2o 6704	. . . . . . . . . 10 ⊢ ∅ ∈ 2o
7	6	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∅ ∈ 2o)
8		1lt2o 6705	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1o ∈ 2o
9	8	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → 1o ∈ 2o)
10		peano2 4737	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ω → suc 𝑛 ∈ ω)
11	10	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → suc 𝑛 ∈ ω)
12		nnfi 7164	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (suc 𝑛 ∈ ω → suc 𝑛 ∈ Fin)
13	11, 12	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → suc 𝑛 ∈ Fin)
14		2ssom 6787	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 2o ⊆ ω
15		nninfwlpoimlemg.f	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ω⟶2o)
16	15	ad3antrrr 496	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → 𝐹:ω⟶2o)
17		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → 𝑥 ∈ suc 𝑛)
18	11	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → suc 𝑛 ∈ ω)
19		elnn 4748	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ suc 𝑛 ∧ suc 𝑛 ∈ ω) → 𝑥 ∈ ω)
20	17, 18, 19	syl2anc 415	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → 𝑥 ∈ ω)
21	16, 20	ffvelcdmd 5835	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → (𝐹‘𝑥) ∈ 2o)
22	14, 21	sselid 3246	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → (𝐹‘𝑥) ∈ ω)
23		peano1 4736	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∅ ∈ ω
24	23	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → ∅ ∈ ω)
25		nndceq 6762	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹‘𝑥) ∈ ω ∧ ∅ ∈ ω) → DECID (𝐹‘𝑥) = ∅)
26	22, 24, 25	syl2anc 415	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑥 ∈ suc 𝑛) → DECID (𝐹‘𝑥) = ∅)
27	26	ralrimiva 2623	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∀𝑥 ∈ suc 𝑛DECID (𝐹‘𝑥) = ∅)
28		finexdc 7197	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((suc 𝑛 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ suc 𝑛DECID (𝐹‘𝑥) = ∅) → DECID ∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅)
29	13, 27, 28	syl2anc 415	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → DECID ∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅)
30	7, 9, 29	ifcldcd 3675	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → if(∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o) ∈ 2o)
31	1, 4, 5, 30	fvmptd3 5793	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝐺‘𝑛) = if(∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o))
32	31	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → (𝐺‘𝑛) = if(∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o))
33		vex 2824	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑛 ∈ V
34	33	sucid 4557	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑛 ∈ suc 𝑛
35	34	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → 𝑛 ∈ suc 𝑛)
36		simpr 110	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → (𝐹‘𝑛) = ∅)
37		fveqeq2 5699	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑛 → ((𝐹‘𝑥) = ∅ ↔ (𝐹‘𝑛) = ∅))
38	37	rspcev 2929	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 ∈ suc 𝑛 ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → ∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅)
39	35, 36, 38	syl2anc 415	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → ∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅)
40	39	iftrued 3644	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → if(∃𝑥 ∈ suc 𝑛(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o) = ∅)
41	32, 40	eqtrd 2271	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → (𝐺‘𝑛) = ∅)
42		1n0 6695	. . . . . . 7 ⊢ 1o ≠ ∅
43	42	neii 2422	. . . . . 6 ⊢ ¬ 1o = ∅
44		simpllr 540	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o))
45	44	fveq1d 5692	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → (𝐺‘𝑛) = ((𝑖 ∈ ω ↦ 1o)‘𝑛))
46		eqid 2238	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 ∈ ω ↦ 1o) = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)
47		eqidd 2239	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑖 = 𝑛 → 1o = 1o)
48	5	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → 𝑛 ∈ ω)
49	8	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → 1o ∈ 2o)
50	46, 47, 48, 49	fvmptd3 5793	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → ((𝑖 ∈ ω ↦ 1o)‘𝑛) = 1o)
51	45, 50	eqtrd 2271	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → (𝐺‘𝑛) = 1o)
52	51	eqeq1d 2247	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → ((𝐺‘𝑛) = ∅ ↔ 1o = ∅))
53	43, 52	mtbiri 686	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ (𝐹‘𝑛) = ∅) → ¬ (𝐺‘𝑛) = ∅)
54	41, 53	pm2.65da 671	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → ¬ (𝐹‘𝑛) = ∅)
55	15	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) → 𝐹:ω⟶2o)
56	55	ffvelcdmda 5834	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝐹‘𝑛) ∈ 2o)
57		elpri 3728	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑛) ∈ {∅, 1o} → ((𝐹‘𝑛) = ∅ ∨ (𝐹‘𝑛) = 1o))
58		df2o3 6692	. . . . . . 7 ⊢ 2o = {∅, 1o}
59	57, 58	eleq2s 2333	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑛) ∈ 2o → ((𝐹‘𝑛) = ∅ ∨ (𝐹‘𝑛) = 1o))
60	56, 59	syl 14	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → ((𝐹‘𝑛) = ∅ ∨ (𝐹‘𝑛) = 1o))
61	60	orcomd 741	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → ((𝐹‘𝑛) = 1o ∨ (𝐹‘𝑛) = ∅))
62	54, 61	ecased 1390	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝐹‘𝑛) = 1o)
63	62	ralrimiva 2623	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o)) → ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o)
64		eqeq1 2245	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑛) = 1o → ((𝐹‘𝑛) = ∅ ↔ 1o = ∅))
65	43, 64	mtbiri 686	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹‘𝑛) = 1o → ¬ (𝐹‘𝑛) = ∅)
66	65	ralimi 2613	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o → ∀𝑛 ∈ ω ¬ (𝐹‘𝑛) = ∅)
67		ralnex 2538	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑛 ∈ ω ¬ (𝐹‘𝑛) = ∅ ↔ ¬ ∃𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = ∅)
68	66, 67	sylib 122	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o → ¬ ∃𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = ∅)
69		fveqeq2 5699	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → ((𝐹‘𝑛) = ∅ ↔ (𝐹‘𝑥) = ∅))
70	69	cbvrexv 2787	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = ∅ ↔ ∃𝑥 ∈ ω (𝐹‘𝑥) = ∅)
71	68, 70	sylnib 687	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o → ¬ ∃𝑥 ∈ ω (𝐹‘𝑥) = ∅)
72	71	ad2antlr 493	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ¬ ∃𝑥 ∈ ω (𝐹‘𝑥) = ∅)
73		peano2 4737	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑖 ∈ ω → suc 𝑖 ∈ ω)
74	73	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) ∧ 𝑖 ∈ ω) → suc 𝑖 ∈ ω)
75		elomssom 4747	. . . . . . 7 ⊢ (suc 𝑖 ∈ ω → suc 𝑖 ⊆ ω)
76		ssrexv 3313	. . . . . . 7 ⊢ (suc 𝑖 ⊆ ω → (∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅ → ∃𝑥 ∈ ω (𝐹‘𝑥) = ∅))
77	74, 75, 76	3syl 17	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) ∧ 𝑖 ∈ ω) → (∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅ → ∃𝑥 ∈ ω (𝐹‘𝑥) = ∅))
78	72, 77	mtod 673	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ¬ ∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅)
79	78	iffalsed 3647	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) ∧ 𝑖 ∈ ω) → if(∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o) = 1o)
80	79	mpteq2dva 4216	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) → (𝑖 ∈ ω ↦ if(∃𝑥 ∈ suc 𝑖(𝐹‘𝑥) = ∅, ∅, 1o)) = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o))
81	1, 80	eqtrid 2283	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o) → 𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o))
82	63, 81	impbida 604	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 = (𝑖 ∈ ω ↦ 1o) ↔ ∀𝑛 ∈ ω (𝐹‘𝑛) = 1o))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 720  DECID wdc 846   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  ∃wrex 2529   ⊆ wss 3220  ∅c0 3520  ifcif 3635  {cpr 3706   ↦ cmpt 4187  suc csuc 4505  ωcom 4732  ⟶wf 5368  ‘cfv 5372  1_oc1o 6670  2_oc2o 6671  Fincfn 7012

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-coll 4241  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-iinf 4730

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  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-reu 2535  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3636  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-tr 4225  df-id 4433  df-iord 4506  df-on 4508  df-suc 4511  df-iom 4733  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-1o 6677  df-2o 6678  df-er 6797  df-en 7013  df-fin 7015

This theorem is referenced by:  nninfwlpoimlemdc  7507  nninfinfwlpolem  7508