Theorem fin23lem23 10305

Description: Lemma for fin23lem22 10306. (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 10304	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)
2		ensym 8996	. . . . . 6 ⊢ ((𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 → 𝑖 ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
3		entr 8999	. . . . . 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 3938	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑗 ∈ ω)
8		nnfi 9148	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ ω → 𝑗 ∈ Fin)
9		inss1 4189	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑗
10		ssfi 9153	. . . . . . . . 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 3938	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑎 ∈ ω)
15		nnfi 9148	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ ω → 𝑎 ∈ Fin)
16		inss1 4189	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑎
17		ssfi 9153	. . . . . . . . 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 7866	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ ω → Ord 𝑗)
21		nnord 7866	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ ω → Ord 𝑎)
22		ordtri2or2 6462	. . . . . . . . . 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 4194	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ⊆ 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆))
26		ssrin 4194	. . . . . . . . 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 10303	. . . . . . 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 1398	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆)))
31		ordom 7868	. . . . . . 7 ⊢ Ord ω
32		fin23lem24 10301	. . . . . . 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 3208	. . 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 4166	. . . 4 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆))
39	38	breq1d 5119	. . 3 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ↔ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖))
40	39	reu4 3694	. 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 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  ∃!wreu 3367   ∩ cin 3904   ⊆ wss 3905   class class class wbr 5109  Ord word 6359  ωcom 7858   ≈ cen 8936  Fincfn 8939

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-om 7859  df-1o 8449  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943

This theorem is referenced by:  fin23lem22  10306  fin23lem27  10307