Theorem dffi2 9017

Description: The set of finite intersections is the smallest set that contains 𝐴 and is closed under pairwise intersection. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Nov-2013.)

Assertion

Ref	Expression
dffi2	⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → (fi‘𝐴) = ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝑦,𝑉,𝑧

Allowed substitution hint:   𝑉(𝑥)

Proof of Theorem dffi2

Dummy variable 𝑡 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elex 3416	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → 𝐴 ∈ V)
2		vex 3402	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑡 ∈ V
3		elfi 9007	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑡 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ V) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
4	2, 3	mpan 690	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
5	4	biimpd 232	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
6		df-rex 3057	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥))
7		fiint 8926	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
8		elinel1 4095	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐴)
9	8	elpwid 4510	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
10	9	3ad2ant2 1136	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
11		simp1 1138	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝐴 ⊆ 𝑧)
12	10, 11	sstrd 3897	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝑧)
13		eqvisset 3415	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → ∩ 𝑥 ∈ V)
14		intex 5215	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑥 ∈ V)
15	13, 14	sylibr 237	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑥 ≠ ∅)
16	15	3ad2ant3 1137	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ≠ ∅)
17		elinel2 4096	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ Fin)
18	17	3ad2ant2 1136	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ∈ Fin)
19	12, 16, 18	3jca 1130	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin))
20	19	3expib 1124	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin)))
21		pm2.27 42	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → (((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
22	20, 21	syl6 35	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧)))
23		eleq1 2818	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (𝑡 ∈ 𝑧 ↔ ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
24	23	biimprd 251	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (∩ 𝑥 ∈ 𝑧 → 𝑡 ∈ 𝑧))
25	24	adantl 485	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (∩ 𝑥 ∈ 𝑧 → 𝑡 ∈ 𝑧))
26	25	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (∩ 𝑥 ∈ 𝑧 → 𝑡 ∈ 𝑧)))
27	22, 26	syldd 72	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
28	27	com23 86	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
29	28	alimdv 1924	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
30	7, 29	syl5bi 245	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
31	30	imp 410	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
32		19.23v 1950	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧) ↔ (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
33	31, 32	sylib 221	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
34	6, 33	syl5bi 245	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑡 ∈ 𝑧))
35	5, 34	sylan9 511	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → 𝑡 ∈ 𝑧))
36	35	ssrdv 3893	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧)
37	36	ex 416	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
38	37	alrimiv 1935	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → ∀𝑧((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
39		ssintab 4862	. . . 4 ⊢ ((fi‘𝐴) ⊆ ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)} ↔ ∀𝑧((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
40	38, 39	sylibr 237	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ⊆ ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
41		ssfii 9013	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴))
42		fiin 9016	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (fi‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (fi‘𝐴)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴))
43	42	rgen2 3114	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)
44		fvex 6708	. . . . . 6 ⊢ (fi‘𝐴) ∈ V
45		sseq2 3913	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (𝐴 ⊆ 𝑧 ↔ 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴)))
46		eleq2 2819	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → ((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
47	46	raleqbi1dv 3307	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
48	47	raleqbi1dv 3307	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
49	45, 48	anbi12d 634	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) ↔ (𝐴 ⊆ (fi‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴))))
50	44, 49	elab 3576	. . . . 5 ⊢ ((fi‘𝐴) ∈ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)} ↔ (𝐴 ⊆ (fi‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
51	41, 43, 50	sylanblrc 593	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ∈ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
52		intss1 4860	. . . 4 ⊢ ((fi‘𝐴) ∈ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)} → ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)} ⊆ (fi‘𝐴))
53	51, 52	syl 17	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ V → ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)} ⊆ (fi‘𝐴))
54	40, 53	eqssd 3904	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) = ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
55	1, 54	syl 17	1 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → (fi‘𝐴) = ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1089  ∀wal 1541   = wceq 1543  ∃wex 1787   ∈ wcel 2112  {cab 2714   ≠ wne 2932  ∀wral 3051  ∃wrex 3052  Vcvv 3398   ∩ cin 3852   ⊆ wss 3853  ∅c0 4223  𝒫 cpw 4499  ∩ cint 4845  ‘cfv 6358  Fincfn 8604  ficfi 9004

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2018  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2160  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5177  ax-nul 5184  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7501

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2073  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2809  df-nfc 2879  df-ne 2933  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rab 3060  df-v 3400  df-sbc 3684  df-dif 3856  df-un 3858  df-in 3860  df-ss 3870  df-pss 3872  df-nul 4224  df-if 4426  df-pw 4501  df-sn 4528  df-pr 4530  df-tp 4532  df-op 4534  df-uni 4806  df-int 4846  df-br 5040  df-opab 5102  df-mpt 5121  df-tr 5147  df-id 5440  df-eprel 5445  df-po 5453  df-so 5454  df-fr 5494  df-we 5496  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6316  df-fun 6360  df-fn 6361  df-f 6362  df-f1 6363  df-fo 6364  df-f1o 6365  df-fv 6366  df-om 7623  df-1o 8180  df-er 8369  df-en 8605  df-fin 8608  df-fi 9005

This theorem is referenced by:  fiss  9018  inficl  9019  dffi3  9025  fbssfi  22688