Theorem fin23lem23 10327

Description: Lemma for fin23lem22 10328. (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 10326	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)
2		ensym 9005	. . . . . 6 ⊢ ((𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 → 𝑖 ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
3		entr 9008	. . . . . 6 ⊢ (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ 𝑖 ≈ (𝑎 ∩ 𝑆)) → (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
4	2, 3	sylan2 592	. . . . 5 ⊢ (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆))
5		simpl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑆 ⊆ ω)
6		simprl 768	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑗 ∈ 𝑆)
7	5, 6	sseldd 3983	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑗 ∈ ω)
8		nnfi 9173	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ ω → 𝑗 ∈ Fin)
9		inss1 4228	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑗
10		ssfi 9179	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ Fin ∧ (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑗) → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
11	8, 9, 10	sylancl 585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ ω → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
12	7, 11	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑗 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
13		simprr 770	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑎 ∈ 𝑆)
14	5, 13	sseldd 3983	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → 𝑎 ∈ ω)
15		nnfi 9173	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∈ ω → 𝑎 ∈ Fin)
16		inss1 4228	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑎
17		ssfi 9179	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎 ∈ Fin ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ 𝑎) → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
18	15, 16, 17	sylancl 585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ ω → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
19	14, 18	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑎 ∩ 𝑆) ∈ Fin)
20		nnord 7867	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 ∈ ω → Ord 𝑗)
21		nnord 7867	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 ∈ ω → Ord 𝑎)
22		ordtri2or2 6463	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((Ord 𝑗 ∧ Ord 𝑎) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
23	20, 21, 22	syl2an 595	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ ω) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
24	7, 14, 23	syl2anc 583	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗))
25		ssrin 4233	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ⊆ 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆))
26		ssrin 4233	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 ⊆ 𝑗 → (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆))
27	25, 26	orim12i 906	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ⊆ 𝑎 ∨ 𝑎 ⊆ 𝑗) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆) ∨ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆)))
28	24, 27	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑎 ∩ 𝑆) ∨ (𝑎 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑗 ∩ 𝑆)))
29		fin23lem25 10325	. . . . . . 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 1370	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆)))
31		ordom 7869	. . . . . . 7 ⊢ Ord ω
32		fin23lem24 10323	. . . . . . 7 ⊢ (((Ord ω ∧ 𝑆 ⊆ ω) ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
33	31, 32	mpanl1 697	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
34	30, 33	bitrd 279	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ (𝑎 ∩ 𝑆) ↔ 𝑗 = 𝑎))
35	4, 34	imbitrid 243	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ω ∧ (𝑗 ∈ 𝑆 ∧ 𝑎 ∈ 𝑆)) → (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
36	35	ralrimivva 3199	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ ω → ∀𝑗 ∈ 𝑆 ∀𝑎 ∈ 𝑆 (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
37	36	ad2antrr 723	. 2 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∀𝑗 ∈ 𝑆 ∀𝑎 ∈ 𝑆 (((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ∧ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖) → 𝑗 = 𝑎))
38		ineq1 4205	. . . 4 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → (𝑗 ∩ 𝑆) = (𝑎 ∩ 𝑆))
39	38	breq1d 5158	. . 3 ⊢ (𝑗 = 𝑎 → ((𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖 ↔ (𝑎 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖))
40	39	reu4 3727	. 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 582	1 ⊢ (((𝑆 ⊆ ω ∧ ¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∃!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) ≈ 𝑖)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∨ wo 844   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  ∀wral 3060  ∃wrex 3069  ∃!wreu 3373   ∩ cin 3947   ⊆ wss 3948   class class class wbr 5148  Ord word 6363  ωcom 7859   ≈ cen 8942  Fincfn 8945

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-om 7860  df-1o 8472  df-er 8709  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949

This theorem is referenced by:  fin23lem22  10328  fin23lem27  10329