ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  nnwosdc GIF version

Theorem nnwosdc 12615
Description: Well-ordering principle: any inhabited decidable set of positive integers has a least element (schema form). (Contributed by NM, 17-Aug-2001.) (Revised by Jim Kingdon, 25-Oct-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
nnwos.1 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
Assertion
Ref Expression
nnwosdc ((∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑) → ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦   𝜑,𝑦   𝜓,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)

Proof of Theorem nnwosdc
Dummy variables 𝑗 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rabn0m 3522 . . . . 5 (∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑)
2 ssrab2 3312 . . . . . 6 {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ
32biantrur 303 . . . . 5 (∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
41, 3sylbb1 137 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 → ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
5 animorrl 833 . . . . . . . 8 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝑗 ∈ ℕ ∨ ¬ 𝑗 ∈ ℕ))
6 df-dc 842 . . . . . . . 8 (DECID 𝑗 ∈ ℕ ↔ (𝑗 ∈ ℕ ∨ ¬ 𝑗 ∈ ℕ))
75, 6sylibr 134 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID 𝑗 ∈ ℕ)
8 nfs1v 1992 . . . . . . . . . 10 𝑥[𝑗 / 𝑥]𝜑
98nfdc 1707 . . . . . . . . 9 𝑥DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑
10 sbequ12 1819 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑗 → (𝜑 ↔ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1110dcbid 845 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑗 → (DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
129, 11rspc 2904 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ → (∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1312impcom 125 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑)
147, 13dcand 940 . . . . . 6 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
15 nfcv 2374 . . . . . . . 8 𝑥𝑗
16 nfcv 2374 . . . . . . . 8 𝑥
1715, 16, 8, 10elrabf 2960 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1817dcbii 847 . . . . . 6 (DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ DECID (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1914, 18sylibr 134 . . . . 5 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
2019ralrimiva 2605 . . . 4 (∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑 → ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑})
214, 20anim12i 338 . . 3 ((∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑) → (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
22 df-3an 1006 . . 3 (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) ↔ (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
2321, 22sylibr 134 . 2 ((∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑) → ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}))
24 nfrab1 2713 . . . 4 𝑥{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
25 nfcv 2374 . . . 4 𝑦{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
2624, 25nnwofdc 12614 . . 3 (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) → ∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦)
27 df-rex 2516 . . . 4 (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦))
28 rabid 2709 . . . . . 6 (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑))
29 df-ral 2515 . . . . . . 7 (∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥𝑦))
30 nnwos.1 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
3130, 30, 303bitr2d 216 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
3231elrab 2962 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓))
3332imbi1i 238 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥𝑦) ↔ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓) → 𝑥𝑦))
34 impexp 263 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓) → 𝑥𝑦) ↔ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦)))
3533, 34bitri 184 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥𝑦) ↔ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦)))
3635albii 1518 . . . . . . 7 (∀𝑦(𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥𝑦) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦)))
3729, 36bitri 184 . . . . . 6 (∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦)))
3828, 37anbi12i 460 . . . . 5 ((𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦) ↔ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))))
3938exbii 1653 . . . 4 (∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦) ↔ ∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))))
40 df-ral 2515 . . . . . . . 8 (∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦)))
4140anbi2i 457 . . . . . . 7 (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)) ↔ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))))
42 anass 401 . . . . . . 7 (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)) ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
4341, 42bitr3i 186 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))) ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
4443exbii 1653 . . . . 5 (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
45 df-rex 2516 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
4644, 45bitr4i 187 . . . 4 (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)))
4727, 39, 463bitri 206 . . 3 (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)))
4826, 47sylib 122 . 2 (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑗 ∈ ℕ DECID 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}) → ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)))
4923, 48syl 14 1 ((∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑) → ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 715  DECID wdc 841  w3a 1004  wal 1395  wex 1540  [wsb 1810  wcel 2202  wral 2510  wrex 2511  {crab 2514  wss 3200   class class class wbr 4088  cle 8215  cn 9143
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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-addcom 8132  ax-addass 8134  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-isom 5335  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-sup 7183  df-inf 7184  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-inn 9144  df-n0 9403  df-z 9480  df-uz 9756  df-fz 10244  df-fzo 10378
This theorem is referenced by:  infpnlem2  12938
  Copyright terms: Public domain W3C validator