Theorem dffi2 9112

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 3440	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → 𝐴 ∈ V)
2		vex 3426	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑡 ∈ V
3		elfi 9102	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑡 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ V) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
4	2, 3	mpan 686	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
5	4	biimpd 228	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
6		df-rex 3069	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥))
7		fiint 9021	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
8		elinel1 4125	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐴)
9	8	elpwid 4541	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
10	9	3ad2ant2 1132	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
11		simp1 1134	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝐴 ⊆ 𝑧)
12	10, 11	sstrd 3927	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝑧)
13		eqvisset 3439	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → ∩ 𝑥 ∈ V)
14		intex 5256	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑥 ∈ V)
15	13, 14	sylibr 233	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑥 ≠ ∅)
16	15	3ad2ant3 1133	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ≠ ∅)
17		elinel2 4126	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ Fin)
18	17	3ad2ant2 1132	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ∈ Fin)
19	12, 16, 18	3jca 1126	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin))
20	19	3expib 1120	. . . . . . . . . . . . . . . 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 2826	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (𝑡 ∈ 𝑧 ↔ ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
24	23	biimprd 247	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (∩ 𝑥 ∈ 𝑧 → 𝑡 ∈ 𝑧))
25	24	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . . 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 1920	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
30	7, 29	syl5bi 241	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
31	30	imp 406	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
32		19.23v 1946	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧) ↔ (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
33	31, 32	sylib 217	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
34	6, 33	syl5bi 241	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑡 ∈ 𝑧))
35	5, 34	sylan9 507	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → 𝑡 ∈ 𝑧))
36	35	ssrdv 3923	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧)
37	36	ex 412	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
38	37	alrimiv 1931	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → ∀𝑧((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
39		ssintab 4893	. . . 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 233	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ⊆ ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
41		ssfii 9108	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴))
42		fiin 9111	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (fi‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (fi‘𝐴)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴))
43	42	rgen2 3126	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)
44		fvex 6769	. . . . . 6 ⊢ (fi‘𝐴) ∈ V
45		sseq2 3943	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (𝐴 ⊆ 𝑧 ↔ 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴)))
46		eleq2 2827	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → ((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
47	46	raleqbi1dv 3331	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
48	47	raleqbi1dv 3331	. . . . . . 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 630	. . . . . 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 3602	. . . . 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 589	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ∈ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
52		intss1 4891	. . . 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 3934	. 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 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1085  ∀wal 1537   = wceq 1539  ∃wex 1783   ∈ wcel 2108  {cab 2715   ≠ wne 2942  ∀wral 3063  ∃wrex 3064  Vcvv 3422   ∩ cin 3882   ⊆ wss 3883  ∅c0 4253  𝒫 cpw 4530  ∩ cint 4876  ‘cfv 6418  Fincfn 8691  ficfi 9099

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-om 7688  df-1o 8267  df-er 8456  df-en 8692  df-fin 8695  df-fi 9100

This theorem is referenced by:  fiss  9113  inficl  9114  dffi3  9120  fbssfi  22896