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

Theorem nnwosdc 12671
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 3524 . . . . 5 (∃𝑤 𝑤 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑)
2 ssrab2 3313 . . . . . 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 834 . . . . . . . 8 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝑗 ∈ ℕ ∨ ¬ 𝑗 ∈ ℕ))
6 df-dc 843 . . . . . . . 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 846 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑗 → (DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
129, 11rspc 2905 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ℕ → (∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1312impcom 125 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID [𝑗 / 𝑥]𝜑)
147, 13dcand 941 . . . . . 6 ((∀𝑥 ∈ ℕ DECID 𝜑𝑗 ∈ ℕ) → DECID (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
15 nfcv 2375 . . . . . . . 8 𝑥𝑗
16 nfcv 2375 . . . . . . . 8 𝑥
1715, 16, 8, 10elrabf 2961 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑗 ∈ ℕ ∧ [𝑗 / 𝑥]𝜑))
1817dcbii 848 . . . . . 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 2606 . . . 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 1007 . . 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 2714 . . . 4 𝑥{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
25 nfcv 2375 . . . 4 𝑦{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
2624, 25nnwofdc 12670 . . 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 2517 . . . 4 (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦))
28 rabid 2710 . . . . . 6 (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑))
29 df-ral 2516 . . . . . . 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 2963 . . . . . . . . . 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 1519 . . . . . . 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 1654 . . . 4 (∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥𝑦) ↔ ∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))))
40 df-ral 2516 . . . . . . . 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 1654 . . . . 5 (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓𝑥𝑦))) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓𝑥𝑦))))
45 df-rex 2517 . . . . 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 716  DECID wdc 842  w3a 1005  wal 1396  wex 1541  [wsb 1810  wcel 2202  wral 2511  wrex 2512  {crab 2515  wss 3201   class class class wbr 4093  cle 8258  cn 9186
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 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4212  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-addcom 8175  ax-addass 8177  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-isom 5342  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-sup 7226  df-inf 7227  df-pnf 8259  df-mnf 8260  df-xr 8261  df-ltxr 8262  df-le 8263  df-sub 8395  df-neg 8396  df-inn 9187  df-n0 9446  df-z 9523  df-uz 9799  df-fz 10287  df-fzo 10421
This theorem is referenced by:  infpnlem2  12994
  Copyright terms: Public domain W3C validator