Theorem fin23lem23 10310

Description: Lemma for fin23lem22 10311. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Nov-2014.)

Assertion

Ref	Expression
fin23lem23	⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)

Distinct variable group:   𝑖,𝑗,𝑆

Proof of Theorem fin23lem23

Dummy variable 𝑎 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fin23lem26 10309	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)
2		ensym 9000	. . . . . 6 ⊢ ((𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 → 𝑖 ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
3		entr 9003	. . . . . 6 ⊢ (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ 𝑖 ≈ (𝑎 ∩ 𝑆)) → (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
4	2, 3	sylan2 604	. . . . 5 ⊢ (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
5		simpl 487	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑆 ⊆ ω)
6		simprl 782	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑗 ∈ 𝑆)
7	5, 6	sseldd 3946	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑗 ∈ ω)
8		nnfi 9152	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ ω → 𝑗 ∈ Fin)
9		inss1 4197	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑗
10		ssfi 9157	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ Fin ∧ (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑗) → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
11	8, 9, 10	sylancl 597	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ ω → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
12	7, 11	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
13		simprr 784	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑎 ∈ 𝑆)
14	5, 13	sseldd 3946	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑎 ∈ ω)
15		nnfi 9152	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ ω → 𝑎 ∈ Fin)
16		inss1 4197	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑎
17		ssfi 9157	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ Fin ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑎) → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
18	15, 16, 17	sylancl 597	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ ω → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
19	14, 18	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
20		nnord 7870	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ ω → Ord 𝑗)
21		nnord 7870	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ ω → Ord 𝑎)
22		ordtri2or2 6463	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((Ord 𝑗 ∧ Ord 𝑎) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
23	20, 21, 22	syl2an 607	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ ω) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
24	7, 14, 23	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
25		ssrin 4202	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ⊆ 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆))
26		ssrin 4202	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ⊆ 𝑗 → (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆))
27	25, 26	orim12i 921	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆) ∨ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆)))
28	24, 27	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆) ∨ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆)))
29		fin23lem25 10308	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin ∧ ((𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆) ∨ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆))) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆)))
30	12, 19, 28, 29	syl3anc 1396	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆)))
31		ordom 7872	. . . . . . 7 ⊢ Ord ω
32		fin23lem24 10306	. . . . . . 7 ⊢ (((Ord ω ∧ 𝑆 ⊆ ω) ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
33	31, 32	mpanl1 712	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
34	30, 33	bitrd 282	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
35	4, 34	imbitrid 247	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
36	35	ralrimivva 3214	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ ω → ∀𝑗 ∈ 𝑆 ∀𝑎 ∈ 𝑆 (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
37	36	ad2antrr 738	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∀𝑗 ∈ 𝑆 ∀𝑎 ∈ 𝑆 (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
38		ineq1 4174	. . . 4 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆))
39	38	breq1d 5123	. . 3 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ↔ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖))
40	39	reu4 3703	. 2 ⊢ (∃!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ↔ (∃𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ ∀𝑗 ∈ 𝑆 ∀𝑎 ∈ 𝑆 (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎)))
41	1, 37, 40	sylanbrc 594	1 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∨ wo 860   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  ∀wral 3085  ∃wrex 3095  ∃!wreu 3374   ∩ cin 3912   ⊆ wss 3913   class class class wbr 5113  Ord word 6360  ωcom 7862   ≈ cen 8940  Fincfn 8943

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-om 7863  df-1o 8453  df-er 8694  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947

This theorem is referenced by:  fin23lem22  10311  fin23lem27  10312