Theorem nnwodc 12037

Description: Well-ordering principle: any inhabited decidable set of positive integers has a least element. Theorem I.37 (well-ordering principle) of [Apostol] p. 34. (Contributed by NM, 17-Aug-2001.) (Revised by Jim Kingdon, 23-Oct-2024.)

Assertion

Ref	Expression
nnwodc	⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑤,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦

Proof of Theorem nnwodc

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnmindc 12035	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
2	1	3com23 1209	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
3		simpl1 1000	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝐴 ⊆ ℕ)
4		simpl3 1002	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴)
5		simpr 110	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝐴)
6		nnminle 12036	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
7	3, 4, 5, 6	syl3anc 1238	. . 3 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
8	7	ralrimiva 2550	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
9		breq1 4007	. . . 4 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (𝑥 ≤ 𝑦 ↔ inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
10	9	ralbidv 2477	. . 3 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
11	10	rspcev 2842	. 2 ⊢ ((inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)
12	2, 8, 11	syl2anc 411	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104  DECID wdc 834   ∧ w3a 978   = wceq 1353  ∃wex 1492   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  ∃wrex 2456   ⊆ wss 3130   class class class wbr 4004  infcinf 6982  ℝcr 7810   < clt 7992   ≤ cle 7993  ℕcn 8919

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-sep 4122  ax-pow 4175  ax-pr 4210  ax-un 4434  ax-setind 4537  ax-cnex 7902  ax-resscn 7903  ax-1cn 7904  ax-1re 7905  ax-icn 7906  ax-addcl 7907  ax-addrcl 7908  ax-mulcl 7909  ax-addcom 7911  ax-addass 7913  ax-distr 7915  ax-i2m1 7916  ax-0lt1 7917  ax-0id 7919  ax-rnegex 7920  ax-cnre 7922  ax-pre-ltirr 7923  ax-pre-ltwlin 7924  ax-pre-lttrn 7925  ax-pre-apti 7926  ax-pre-ltadd 7927

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-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  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-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-id 4294  df-po 4297  df-iso 4298  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-isom 5226  df-riota 5831  df-ov 5878  df-oprab 5879  df-mpo 5880  df-1st 6141  df-2nd 6142  df-sup 6983  df-inf 6984  df-pnf 7994  df-mnf 7995  df-xr 7996  df-ltxr 7997  df-le 7998  df-sub 8130  df-neg 8131  df-inn 8920  df-n0 9177  df-z 9254  df-uz 9529  df-fz 10009  df-fzo 10143

This theorem is referenced by:  uzwodc  12038  nnwofdc  12039