Theorem frmin 32645

Description: Every (possibly proper) subclass of a class 𝐴 with a founded, set-like relation 𝑅 has a minimal element. Lemma 4.3 of Don Monk's notes for Advanced Set Theory, which can be found at http://euclid.colorado.edu/~monkd/settheory. This is a very strong generalization of tz6.26 6022 and tz7.5 6055. (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 5378	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Fr 𝐴 → 𝑅 Fr 𝐵))
2		sess2 5380	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Se 𝐴 → 𝑅 Se 𝐵))
3	1, 2	anim12d 600	. . 3 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → ((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) → (𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵)))
4		n0 4199	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵)
5		predeq3 5995	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑏 → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
6	5	eqeq1d 2782	. . . . . . . . . 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 405	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐵 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
9	8	adantl 474	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
10		setlikespec 6012	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V)
11		trpredpred 32628	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
12		ssn0 4243	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)
13	12	ex 405	. . . . . . . . . . . . 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 32629	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
16	14, 15	jctild 518	. . . . . . . . . . 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 473	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
19		trpredex 32637	. . . . . . . . . . 11 ⊢ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V
20		sseq1 3884	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ⊆ 𝐵 ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵))
21		neeq1 3031	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ≠ ∅ ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
22	20, 21	anbi12d 622	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) ↔ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
23		predeq2 5994	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
24	23	eqeq1d 2782	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
25	24	rexeqbi1dv 3346	. . . . . . . . . . . . 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 337	. . . . . . . . . . . 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 333	. . . . . . . . . . 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 6007	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 ↔ ∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
29		sp 2112	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
30	28, 29	sylbi 209	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
31	19, 27, 30	vtocl 3480	. . . . . . . . . 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 473	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
34		trpredtr 32630	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)))
35	34	imp 398	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
36		sspred 5999	. . . . . . . . . . . . . . 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 576	. . . . . . . . . . . . . 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 2782	. . . . . . . . . . . . 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 240	. . . . . . . . . . . 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 3221	. . . . . . . . . . 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 3926	. . . . . . . . . . 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 501	. . . . . . . . 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 642	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
46	9, 45	pm2.61dne 3056	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
47	46	ex 405	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
48	47	exlimdv 1893	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
49	4, 48	syl5bi 234	. . 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 411	1 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 387  ∀wal 1506   = wceq 1508  ∃wex 1743   ∈ wcel 2051   ≠ wne 2969  ∃wrex 3091  Vcvv 3417   ⊆ wss 3831  ∅c0 4181   Fr wfr 5367   Se wse 5368  Predcpred 5990  TrPredctrpred 32617

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2752  ax-rep 5053  ax-sep 5064  ax-nul 5071  ax-pow 5123  ax-pr 5190  ax-un 7285  ax-inf2 8904

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2551  df-eu 2589  df-clab 2761  df-cleq 2773  df-clel 2848  df-nfc 2920  df-ne 2970  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rab 3099  df-v 3419  df-sbc 3684  df-csb 3789  df-dif 3834  df-un 3836  df-in 3838  df-ss 3845  df-pss 3847  df-nul 4182  df-if 4354  df-pw 4427  df-sn 4445  df-pr 4447  df-tp 4449  df-op 4451  df-uni 4718  df-iun 4799  df-br 4935  df-opab 4997  df-mpt 5014  df-tr 5036  df-id 5316  df-eprel 5321  df-po 5330  df-so 5331  df-fr 5370  df-se 5371  df-we 5372  df-xp 5417  df-rel 5418  df-cnv 5419  df-co 5420  df-dm 5421  df-rn 5422  df-res 5423  df-ima 5424  df-pred 5991  df-ord 6037  df-on 6038  df-lim 6039  df-suc 6040  df-iota 6157  df-fun 6195  df-fn 6196  df-f 6197  df-f1 6198  df-fo 6199  df-f1o 6200  df-fv 6201  df-om 7403  df-wrecs 7756  df-recs 7818  df-rdg 7856  df-trpred 32618

This theorem is referenced by:  frind  32646  frr1  32705