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

Theorem nnwosdc 12581
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 3519 . . . . 5 (∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑)
2 ssrab2 3309 . . . . . 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 831 . . . . . . . 8 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝑗 ∈ ℕ ∨ ¬ 𝑗 ∈ ℕ))
6 df-dc 840 . . . . . . . 8 (DECID 𝑗 ∈ ℕ ↔ (𝑗 ∈ ℕ ∨ ¬ 𝑗 ∈ ℕ))
75, 6sylibr 134 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID 𝑗 ∈ ℕ)
8 nfs1v 1990 . . . . . . . . . 10 𝑥[𝑗 / 𝑥]𝜑
98nfdc 1705 . . . . . . . . 9 𝑥DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑
10 sbequ12 1817 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑗 → (𝜑 ↔ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1110dcbid 843 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑗 → (DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
129, 11rspc 2901 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ → (∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1312impcom 125 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑)
147, 13dcand 938 . . . . . 6 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
15 nfcv 2372 . . . . . . . 8 𝑥𝑗
16 nfcv 2372 . . . . . . . 8 𝑥
1715, 16, 8, 10elrabf 2957 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1817dcbii 845 . . . . . 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 2603 . . . 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 1004 . . 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 2711 . . . 4 𝑥{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
25 nfcv 2372 . . . 4 𝑦{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
2624, 25nnwofdc 12580 . . 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 2514 . . . 4 (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦))
28 rabid 2707 . . . . . 6 (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑))
29 df-ral 2513 . . . . . . 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 2959 . . . . . . . . . 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 1516 . . . . . . 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 1651 . . . 4 (∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦) ↔ ∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))))
40 df-ral 2513 . . . . . . . 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 1651 . . . . 5 (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
45 df-rex 2514 . . . . 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 713  DECID wdc 839  w3a 1002  wal 1393  wex 1538  [wsb 1808  wcel 2200  wral 2508  wrex 2509  {crab 2512  wss 3197   class class class wbr 4083  cle 8198  cn 9126
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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-sep 4202  ax-pow 4259  ax-pr 4294  ax-un 4525  ax-setind 4630  ax-cnex 8106  ax-resscn 8107  ax-1cn 8108  ax-1re 8109  ax-icn 8110  ax-addcl 8111  ax-addrcl 8112  ax-mulcl 8113  ax-addcom 8115  ax-addass 8117  ax-distr 8119  ax-i2m1 8120  ax-0lt1 8121  ax-0id 8123  ax-rnegex 8124  ax-cnre 8126  ax-pre-ltirr 8127  ax-pre-ltwlin 8128  ax-pre-lttrn 8129  ax-pre-apti 8130  ax-pre-ltadd 8131
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-id 4385  df-po 4388  df-iso 4389  df-xp 4726  df-rel 4727  df-cnv 4728  df-co 4729  df-dm 4730  df-rn 4731  df-res 4732  df-ima 4733  df-iota 5281  df-fun 5323  df-fn 5324  df-f 5325  df-f1 5326  df-fo 5327  df-f1o 5328  df-fv 5329  df-isom 5330  df-riota 5963  df-ov 6013  df-oprab 6014  df-mpo 6015  df-1st 6295  df-2nd 6296  df-sup 7167  df-inf 7168  df-pnf 8199  df-mnf 8200  df-xr 8201  df-ltxr 8202  df-le 8203  df-sub 8335  df-neg 8336  df-inn 9127  df-n0 9386  df-z 9463  df-uz 9739  df-fz 10222  df-fzo 10356
This theorem is referenced by:  infpnlem2  12904
  Copyright terms: Public domain W3C validator