Theorem nnwodc 12813

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 12811	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
2	1	3com23 1240	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
3		simpl1 1031	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝐴 ⊆ ℕ)
4		simpl3 1033	. . . 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 12812	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
7	3, 4, 5, 6	syl3anc 1278	. . 3 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
8	7	ralrimiva 2623	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
9		breq1 4133	. . . 4 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (𝑥 ≤ 𝑦 ↔ inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
10	9	ralbidv 2550	. . 3 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
11	10	rspcev 2929	. 2 ⊢ ((inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)
12	2, 8, 11	syl2anc 415	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104  DECID wdc 846   ∧ w3a 1009   = wceq 1402  ∃wex 1545   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  ∃wrex 2529   ⊆ wss 3220   class class class wbr 4130  infcinf 7323  ℝcr 8178   < clt 8360   ≤ cle 8361  ℕcn 9304

This proof depends on 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-sep 4249  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-addcom 8279  ax-addass 8281  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295

This proof 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-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  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-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-isom 5386  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-sup 7324  df-inf 7325  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-inn 9305  df-n0 9564  df-z 9645  df-uz 9922  df-fz 10412  df-fzo 10550

This theorem is used by:  uzwodc  12814  nnwofdc  12815