Theorem dffi2 9333

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 3453	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑉 → 𝐴 ∈ V)
2		vex 3436	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑡 ∈ V
3		elfi 9323	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑡 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ V) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
4	2, 3	mpan 696	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
5	4	biimpd 230	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ V → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → ∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥))
6		df-rex 3065	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥))
7		fiint 9234	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
8		elinel1 4137	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐴)
9	8	elpwid 4545	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
10	9	3ad2ant2 1140	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
11		simp1 1142	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝐴 ⊆ 𝑧)
12	10, 11	sstrd 3932	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ⊆ 𝑧)
13		eqvisset 3452	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → ∩ 𝑥 ∈ V)
14		intex 5279	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑥 ∈ V)
15	13, 14	sylibr 235	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑥 ≠ ∅)
16	15	3ad2ant3 1141	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ≠ ∅)
17		elinel2 4138	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) → 𝑥 ∈ Fin)
18	17	3ad2ant2 1140	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑥 ∈ Fin)
19	12, 16, 18	3jca 1134	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin))
20	19	3expib 1128	. . . . . . . . . . . . . . . 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 2828	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (𝑡 ∈ 𝑧 ↔ ∩ 𝑥 ∈ 𝑧))
24	23	biimprd 249	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑡 = ∩ 𝑥 → (∩ 𝑥 ∈ 𝑧 → 𝑡 ∈ 𝑧))
25	24	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . . 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 1923	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥((𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ Fin) → ∩ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
30	7, 29	biimtrid 243	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑧 → (∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧)))
31	30	imp 407	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → ∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
32		19.23v 1949	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑥((𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧) ↔ (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
33	31, 32	sylib 219	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥(𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin) ∧ 𝑡 = ∩ 𝑥) → 𝑡 ∈ 𝑧))
34	6, 33	biimtrid 243	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (∃𝑥 ∈ (𝒫 𝐴 ∩ Fin)𝑡 = ∩ 𝑥 → 𝑡 ∈ 𝑧))
35	5, 34	sylan9 512	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (𝑡 ∈ (fi‘𝐴) → 𝑡 ∈ 𝑧))
36	35	ssrdv 3928	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧)
37	36	ex 413	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → ((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
38	37	alrimiv 1934	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → ∀𝑧((𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧) → (fi‘𝐴) ⊆ 𝑧))
39		ssintab 4902	. . . 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 235	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ⊆ ∩ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
41		ssfii 9329	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ V → 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴))
42		fiin 9332	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (fi‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ (fi‘𝐴)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴))
43	42	rgen2 3180	. . . . 5 ⊢ ∀𝑥 ∈ (fi‘𝐴)∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)
44		fvex 6847	. . . . . 6 ⊢ (fi‘𝐴) ∈ V
45		sseq2 3948	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (𝐴 ⊆ 𝑧 ↔ 𝐴 ⊆ (fi‘𝐴)))
46		eleq2 2829	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → ((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
47	46	raleqbi1dv 3308	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (fi‘𝐴) → (∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ (fi‘𝐴)(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ (fi‘𝐴)))
48	47	raleqbi1dv 3308	. . . . . . 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 638	. . . . . 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 3624	. . . . 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 596	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ V → (fi‘𝐴) ∈ {𝑧 ∣ (𝐴 ⊆ 𝑧 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑧 ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝑧)})
52		intss1 4900	. . . 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 3939	. 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 207   ∧ wa 396   ∧ w3a 1092  ∀wal 1545   = wceq 1547  ∃wex 1786   ∈ wcel 2119  {cab 2718   ≠ wne 2935  ∀wral 3054  ∃wrex 3064  Vcvv 3432   ∩ cin 3889   ⊆ wss 3890  ∅c0 4268  𝒫 cpw 4536  ∩ cint 4884  ‘cfv 6492  Fincfn 8890  ficfi 9320

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-ral 3055  df-rex 3065  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-int 4885  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-om 7814  df-1o 8402  df-2o 8403  df-en 8891  df-fin 8894  df-fi 9321

This theorem is referenced by:  fiss  9334  inficl  9335  dffi3  9341  fbssfi  23827