Theorem frmin 9365

Description: Every (possibly proper) subclass of a class 𝐴 with a well-founded set-like relation 𝑅 has a minimal element. This is a very strong generalization of tz6.26 6201 and tz7.5 6234. (Contributed by Scott Fenton, 4-Feb-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Jun-2015.)

Assertion

Ref	Expression
frmin	⊢ (((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)

Distinct variable groups:   𝑦,𝐵   𝑦,𝑅

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑦)

Proof of Theorem frmin

Dummy variables 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		frss 5518	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Fr 𝐴 → 𝑅 Fr 𝐵))
2		sess2 5520	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Se 𝐴 → 𝑅 Se 𝐵))
3	1, 2	anim12d 612	. . 3 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → ((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) → (𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵)))
4		n0 4261	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵)
5		predeq3 6164	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑏 → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
6	5	eqeq1d 2739	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑏 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅))
7	6	rspcev 3537	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
8	7	ex 416	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐵 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
9	8	adantl 485	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
10		setlikespec 6183	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V)
11		trpredpred 9333	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
12		ssn0 4315	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)
13	12	ex 416	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
14	11, 13	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
15		trpredss 9334	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
16	14, 15	jctild 529	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
17	10, 16	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
18	17	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
19		trpredex 9343	. . . . . . . . . . 11 ⊢ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V
20		sseq1 3926	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ⊆ 𝐵 ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵))
21		neeq1 3003	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ≠ ∅ ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
22	20, 21	anbi12d 634	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) ↔ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
23		predeq2 6163	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
24	23	eqeq1d 2739	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
25	24	rexeqbi1dv 3318	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
26	22, 25	imbi12d 348	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) ↔ ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅)))
27	26	imbi2d 344	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅)) ↔ (𝑅 Fr 𝐵 → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))))
28		dffr4 6178	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 ↔ ∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
29		sp 2180	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
30	28, 29	sylbi 220	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
31	19, 27, 30	vtocl 3474	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
32	10, 15	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
33	32	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
34		trpredtr 9335	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)))
35	34	imp 410	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
36		sspred 6168	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
37	33, 35, 36	syl2anc 587	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
38	37	eqeq1d 2739	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
39	38	biimprd 251	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
40	39	reximdva 3193	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
41		ssrexv 3968	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
42	32, 40, 41	sylsyld 61	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
43	31, 42	sylan9r 512	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
44	18, 43	syld 47	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
45	44	an31s 654	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
46	9, 45	pm2.61dne 3028	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
47	46	ex 416	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
48	47	exlimdv 1941	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
49	4, 48	syl5bi 245	. . 3 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
50	3, 49	syl6com 37	. 2 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) → (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)))
51	50	imp32 422	1 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399  ∀wal 1541   = wceq 1543  ∃wex 1787   ∈ wcel 2110   ≠ wne 2940  ∃wrex 3062  Vcvv 3408   ⊆ wss 3866  ∅c0 4237   Fr wfr 5506   Se wse 5507  Predcpred 6159  TrPredctrpred 9322

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-inf2 9256

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-se 5510  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-om 7645  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-trpred 9323

This theorem is referenced by:  frind  9366  frr1  9375