Theorem allbutfi 46320

Description: For all but finitely many. Some authors say "cofinitely many". Some authors say "ultimately". Compare with eliuniin 46029 and eliuniin2 46050 (here, the precondition can be dropped; see eliuniincex 46039). (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
allbutfi.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
allbutfi.a	⊢ 𝐴 = ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵

Assertion

Ref	Expression
allbutfi	⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 ↔ ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵)

Distinct variable group:   𝑚,𝑋,𝑛

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑚, 𝑛)   𝐵(𝑚, 𝑛)   𝑀(𝑚, 𝑛)   𝑍(𝑚, 𝑛)

Proof of Theorem allbutfi

Step	Hyp	Ref	Expression
1		allbutfi.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵
2	1	eleq2i 2852	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 ↔ 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
3	2	biimpi 219	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
4		eliun 4955	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 ↔ ∃𝑛 ∈ 𝑍 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
5	3, 4	sylib 221	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
6		nfcv 2922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛𝑋
7		nfiu1 4986	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵
8	1, 7	nfcxfr 2920	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛𝐴
9	6, 8	nfel 2936	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑋 ∈ 𝐴
10		eliin 4956	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
11	10	biimpd 232	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
12	11	a1d 26	. . . 4 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → (𝑛 ∈ 𝑍 → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵)))
13	9, 12	reximdai 3264	. . 3 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → (∃𝑛 ∈ 𝑍 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
14	5, 13	mpd 16	. 2 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵)
15		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵) → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵)
16		allbutfi.z	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
17	16	eleq2i 2852	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 ↔ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	17	biimpi 219	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19		eluzelz 12930	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑀) → 𝑛 ∈ ℤ)
20		uzid 12935	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℤ → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
21	18, 19, 20	3syl 19	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
22	21	ne0d 4288	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → (ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅)
23		eliin2 46046	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅ → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
24	22, 23	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
25	24	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵 ↔ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵))
26	15, 25	mpbird 260	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
27	26	ex 418	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵))
28	27	reximia 3097	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 𝑋 ∈ ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
29	28, 4	sylibr 237	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝐵)
30	29, 1	eleqtrrdi 2871	. 2 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ 𝐴)
31	14, 30	impbii 212	1 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐴 ↔ ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑋 ∈ 𝐵)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  ∅c0 4279  ∪ ciun 4951  ∩ ciin 4952  ‘cfv 6528  ℤcz 12648  ℤ_≥cuz 12920

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7735  ax-cnex 11213  ax-resscn 11214  ax-pre-lttri 11231

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5543  df-xp 5654  df-rel 5655  df-cnv 5656  df-co 5657  df-dm 5658  df-rn 5659  df-res 5660  df-ima 5661  df-iota 6484  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-ov 7412  df-er 8696  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-pnf 11302  df-mnf 11303  df-xr 11304  df-ltxr 11305  df-le 11306  df-neg 11501  df-z 12649  df-uz 12921

This theorem is used by:  allbutfiinf  46346  allbutfifvre  46601  smflimlem3  47699  smfliminflem  47756