Theorem nnwodc 11991

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 11989	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
2	1	3com23 1204	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴)
3		simpl1 995	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝐴 ⊆ ℕ)
4		simpl3 997	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴)
5		simpr 109	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝐴)
6		nnminle 11990	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
7	3, 4, 5, 6	syl3anc 1233	. . 3 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
8	7	ralrimiva 2543	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦)
9		breq1 3992	. . . 4 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (𝑥 ≤ 𝑦 ↔ inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
10	9	ralbidv 2470	. . 3 ⊢ (𝑥 = inf(𝐴, ℝ, < ) → (∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦))
11	10	rspcev 2834	. 2 ⊢ ((inf(𝐴, ℝ, < ) ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐴 inf(𝐴, ℝ, < ) ≤ 𝑦) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)
12	2, 8, 11	syl2anc 409	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ 𝐴) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐴 𝑥 ≤ 𝑦)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103  DECID wdc 829   ∧ w3a 973   = wceq 1348  ∃wex 1485   ∈ wcel 2141  ∀wral 2448  ∃wrex 2449   ⊆ wss 3121   class class class wbr 3989  infcinf 6960  ℝcr 7773   < clt 7954   ≤ cle 7955  ℕcn 8878

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 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-addcom 7874  ax-addass 7876  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-isom 5207  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-sup 6961  df-inf 6962  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-inn 8879  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-fz 9966  df-fzo 10099

This theorem is referenced by:  uzwodc  11992  nnwofdc  11993