Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fiunelros Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fiunelros 30684
Description: A ring of sets is closed under finite union. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Jul-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
isros.1 𝑄 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∣ (∅ ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥𝑠𝑦𝑠 ((𝑥𝑦) ∈ 𝑠 ∧ (𝑥𝑦) ∈ 𝑠))}
fiunelros.1 (𝜑𝑆𝑄)
fiunelros.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
fiunelros.3 ((𝜑𝑘 ∈ (1..^𝑁)) → 𝐵𝑆)
Assertion
Ref Expression
fiunelros (𝜑 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆)
Distinct variable groups:   𝑂,𝑠   𝑆,𝑠,𝑥,𝑦   𝑘,𝑁   𝑆,𝑘   𝜑,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑠)   𝐵(𝑥,𝑦,𝑘,𝑠)   𝑄(𝑥,𝑦,𝑘,𝑠)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑠)   𝑂(𝑥,𝑦,𝑘)

Proof of Theorem fiunelros
Dummy variables 𝑖 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fiunelros.2 . 2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2 simpr 477 . . . . 5 ((𝜑𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
32nnred 11291 . . . 4 ((𝜑𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℝ)
43leidd 10848 . . 3 ((𝜑𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁𝑁)
5 breq1 4812 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (𝑛𝑁 ↔ 1 ≤ 𝑁))
6 oveq2 6850 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → (1..^𝑛) = (1..^1))
76iuneq1d 4701 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 = 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵)
87eleq1d 2829 . . . . 5 (𝑛 = 1 → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵𝑆))
95, 8imbi12d 335 . . . 4 (𝑛 = 1 → ((𝑛𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆) ↔ (1 ≤ 𝑁 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵𝑆)))
10 breq1 4812 . . . . 5 (𝑛 = 𝑖 → (𝑛𝑁𝑖𝑁))
11 oveq2 6850 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑖 → (1..^𝑛) = (1..^𝑖))
1211iuneq1d 4701 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑖 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 = 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵)
1312eleq1d 2829 . . . . 5 (𝑛 = 𝑖 → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆))
1410, 13imbi12d 335 . . . 4 (𝑛 = 𝑖 → ((𝑛𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆) ↔ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)))
15 breq1 4812 . . . . 5 (𝑛 = (𝑖 + 1) → (𝑛𝑁 ↔ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁))
16 oveq2 6850 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑖 + 1) → (1..^𝑛) = (1..^(𝑖 + 1)))
1716iuneq1d 4701 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑖 + 1) → 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 = 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵)
1817eleq1d 2829 . . . . 5 (𝑛 = (𝑖 + 1) → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵𝑆))
1915, 18imbi12d 335 . . . 4 (𝑛 = (𝑖 + 1) → ((𝑛𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆) ↔ ((𝑖 + 1) ≤ 𝑁 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵𝑆)))
20 breq1 4812 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛𝑁𝑁𝑁))
21 oveq2 6850 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (1..^𝑛) = (1..^𝑁))
2221iuneq1d 4701 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 = 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵)
2322eleq1d 2829 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆))
2420, 23imbi12d 335 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → ((𝑛𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵𝑆) ↔ (𝑁𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆)))
25 fzo0 12700 . . . . . . . 8 (1..^1) = ∅
26 iuneq1 4690 . . . . . . . 8 ((1..^1) = ∅ → 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵 = 𝑘 ∈ ∅ 𝐵)
2725, 26ax-mp 5 . . . . . . 7 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵 = 𝑘 ∈ ∅ 𝐵
28 0iun 4733 . . . . . . 7 𝑘 ∈ ∅ 𝐵 = ∅
2927, 28eqtri 2787 . . . . . 6 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵 = ∅
30 fiunelros.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑆𝑄)
31 isros.1 . . . . . . . 8 𝑄 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∣ (∅ ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥𝑠𝑦𝑠 ((𝑥𝑦) ∈ 𝑠 ∧ (𝑥𝑦) ∈ 𝑠))}
32310elros 30680 . . . . . . 7 (𝑆𝑄 → ∅ ∈ 𝑆)
3330, 32syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ∅ ∈ 𝑆)
3429, 33syl5eqel 2848 . . . . 5 (𝜑 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵𝑆)
3534a1d 25 . . . 4 (𝜑 → (1 ≤ 𝑁 𝑘 ∈ (1..^1)𝐵𝑆))
36 simpllr 793 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖 ∈ ℕ)
37 fzosplitsn 12784 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ (ℤ‘1) → (1..^(𝑖 + 1)) = ((1..^𝑖) ∪ {𝑖}))
38 nnuz 11923 . . . . . . . . . 10 ℕ = (ℤ‘1)
3937, 38eleq2s 2862 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ ℕ → (1..^(𝑖 + 1)) = ((1..^𝑖) ∪ {𝑖}))
4039iuneq1d 4701 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵 = 𝑘 ∈ ((1..^𝑖) ∪ {𝑖})𝐵)
4136, 40syl 17 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵 = 𝑘 ∈ ((1..^𝑖) ∪ {𝑖})𝐵)
42 iunxun 4762 . . . . . . 7 𝑘 ∈ ((1..^𝑖) ∪ {𝑖})𝐵 = ( 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵)
4341, 42syl6eq 2815 . . . . . 6 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵 = ( 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵))
4430ad3antrrr 721 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑆𝑄)
4536nnred 11291 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖 ∈ ℝ)
461ad3antrrr 721 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑁 ∈ ℕ)
4746nnred 11291 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑁 ∈ ℝ)
48 simpr 477 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → (𝑖 + 1) ≤ 𝑁)
49 nnltp1le 11680 . . . . . . . . . . 11 ((𝑖 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑖 < 𝑁 ↔ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁))
5036, 46, 49syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → (𝑖 < 𝑁 ↔ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁))
5148, 50mpbird 248 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖 < 𝑁)
5245, 47, 51ltled 10439 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖𝑁)
53 simplr 785 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆))
5452, 53mpd 15 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)
55 nfcsb1v 3707 . . . . . . . . . 10 𝑘𝑖 / 𝑘𝐵
56 csbeq1a 3700 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑖𝐵 = 𝑖 / 𝑘𝐵)
5755, 56iunxsngf 4760 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵 = 𝑖 / 𝑘𝐵)
5836, 57syl 17 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵 = 𝑖 / 𝑘𝐵)
59 simplll 791 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝜑)
60 elfzo1 12726 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ (1..^𝑁) ↔ (𝑖 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑖 < 𝑁))
6136, 46, 51, 60syl3anbrc 1443 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖 ∈ (1..^𝑁))
62 nfv 2009 . . . . . . . . . . 11 𝑘(𝜑𝑖 ∈ (1..^𝑁))
63 nfcv 2907 . . . . . . . . . . . 12 𝑘𝑆
6455, 63nfel 2920 . . . . . . . . . . 11 𝑘𝑖 / 𝑘𝐵𝑆
6562, 64nfim 1995 . . . . . . . . . 10 𝑘((𝜑𝑖 ∈ (1..^𝑁)) → 𝑖 / 𝑘𝐵𝑆)
66 eleq1w 2827 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑖 → (𝑘 ∈ (1..^𝑁) ↔ 𝑖 ∈ (1..^𝑁)))
6766anbi2d 622 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑖 → ((𝜑𝑘 ∈ (1..^𝑁)) ↔ (𝜑𝑖 ∈ (1..^𝑁))))
6856eleq1d 2829 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑖 → (𝐵𝑆𝑖 / 𝑘𝐵𝑆))
6967, 68imbi12d 335 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑖 → (((𝜑𝑘 ∈ (1..^𝑁)) → 𝐵𝑆) ↔ ((𝜑𝑖 ∈ (1..^𝑁)) → 𝑖 / 𝑘𝐵𝑆)))
70 fiunelros.3 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (1..^𝑁)) → 𝐵𝑆)
7165, 69, 70chvar 2368 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (1..^𝑁)) → 𝑖 / 𝑘𝐵𝑆)
7259, 61, 71syl2anc 579 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑖 / 𝑘𝐵𝑆)
7358, 72eqeltrd 2844 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵𝑆)
7431unelros 30681 . . . . . . 7 ((𝑆𝑄 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵𝑆) → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵) ∈ 𝑆)
7544, 54, 73, 74syl3anc 1490 . . . . . 6 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → ( 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵 𝑘 ∈ {𝑖}𝐵) ∈ 𝑆)
7643, 75eqeltrd 2844 . . . . 5 ((((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) ∧ (𝑖 + 1) ≤ 𝑁) → 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵𝑆)
7776ex 401 . . . 4 (((𝜑𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑖)𝐵𝑆)) → ((𝑖 + 1) ≤ 𝑁 𝑘 ∈ (1..^(𝑖 + 1))𝐵𝑆))
789, 14, 19, 24, 35, 77nnindd 30015 . . 3 ((𝜑𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁𝑁 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆))
794, 78mpd 15 . 2 ((𝜑𝑁 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆)
801, 79mpdan 678 1 (𝜑 𝑘 ∈ (1..^𝑁)𝐵𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055  {crab 3059  csb 3691  cdif 3729  cun 3730  c0 4079  𝒫 cpw 4315  {csn 4334   ciun 4676   class class class wbr 4809  cfv 6068  (class class class)co 6842  1c1 10190   + caddc 10192   < clt 10328  cle 10329  cn 11274  cuz 11886  ..^cfzo 12673
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887  df-fz 12534  df-fzo 12674
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator