Theorem goalrlem 35637

Description: Lemma for goalr 35638 (induction step). (Contributed by AV, 22-Oct-2023.)

Assertion

Ref	Expression
goalrlem	⊢ (𝑁 ∈ ω → ((∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))

Distinct variable groups:   𝑖,𝑁   𝑖,𝑎

Allowed substitution hint:   𝑁(𝑎)

Proof of Theorem goalrlem

Dummy variables 𝑗 𝑢 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		peano2 7833	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → suc 𝑁 ∈ ω)
2		df-goal 35583	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑔𝑖𝑎 = ⟨2o, ⟨𝑖, 𝑎⟩⟩
3		opex 5405	. . . . . 6 ⊢ ⟨2o, ⟨𝑖, 𝑎⟩⟩ ∈ V
4	2, 3	eqeltri 2837	. . . . 5 ⊢ ∀𝑔𝑖𝑎 ∈ V
5		isfmlasuc 35629	. . . . 5 ⊢ ((suc 𝑁 ∈ ω ∧ ∀𝑔𝑖𝑎 ∈ V) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢))))
6	1, 4, 5	sylancl 593	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢))))
7	6	adantr 482	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢))))
8		fmlasssuc 35630	. . . . . . . . . 10 ⊢ (suc 𝑁 ∈ ω → (Fmla‘suc 𝑁) ⊆ (Fmla‘suc suc 𝑁))
9	1, 8	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (Fmla‘suc 𝑁) ⊆ (Fmla‘suc suc 𝑁))
10	9	sseld 3915	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
11	10	com12 32	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑁 ∈ ω → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
12	11	imim2i 16	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑁 ∈ ω → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
13	12	com23 86	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
14	13	impcom 409	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
15		gonanegoal 35593	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢⊼𝑔𝑣) ≠ ∀𝑔𝑖𝑎
16		eqneqall 2947	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢⊼𝑔𝑣) = ∀𝑔𝑖𝑎 → ((𝑢⊼𝑔𝑣) ≠ ∀𝑔𝑖𝑎 → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
17	15, 16	mpi 20	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢⊼𝑔𝑣) = ∀𝑔𝑖𝑎 → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))
18	17	eqcoms 2749	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))
19	18	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
20	19	rexlimdva 3142	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
21		df-goal 35583	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∀𝑔𝑗𝑢 = ⟨2o, ⟨𝑗, 𝑢⟩⟩
22	2, 21	eqeq12i 2759	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 ↔ ⟨2o, ⟨𝑖, 𝑎⟩⟩ = ⟨2o, ⟨𝑗, 𝑢⟩⟩)
23		2oex 8410	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 2o ∈ V
24		opex 5405	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ⟨𝑖, 𝑎⟩ ∈ V
25	23, 24	opth 5418	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⟨2o, ⟨𝑖, 𝑎⟩⟩ = ⟨2o, ⟨𝑗, 𝑢⟩⟩ ↔ (2o = 2o ∧ ⟨𝑖, 𝑎⟩ = ⟨𝑗, 𝑢⟩))
26	22, 25	bitri 277	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 ↔ (2o = 2o ∧ ⟨𝑖, 𝑎⟩ = ⟨𝑗, 𝑢⟩))
27		vex 3437	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑖 ∈ V
28		vex 3437	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑎 ∈ V
29	27, 28	opth 5418	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⟨𝑖, 𝑎⟩ = ⟨𝑗, 𝑢⟩ ↔ (𝑖 = 𝑗 ∧ 𝑎 = 𝑢))
30		eleq1w 2824	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑢 = 𝑎 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
31	30	eqcoms 2749	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
32	31, 11	biimtrdi 255	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑁 ∈ ω → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
33	32	impcomd 413	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
34	29, 33	simplbiim 510	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨𝑖, 𝑎⟩ = ⟨𝑗, 𝑢⟩ → ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
35	26, 34	simplbiim 510	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 → ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
36	35	com12 32	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
37	36	adantr 482	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑗 ∈ ω) → (∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
38	37	rexlimdva 3142	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢 → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
39	20, 38	jaod 866	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
40	39	rexlimdva 3142	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
41	40	adantr 482	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → (∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
42	14, 41	jaod 866	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → ((∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)∀𝑔𝑖𝑎 = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑗 ∈ ω ∀𝑔𝑖𝑎 = ∀𝑔𝑗𝑢)) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
43	7, 42	sylbid 242	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
44	43	ex 414	1 ⊢ (𝑁 ∈ ω → ((∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∀𝑔𝑖𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 397   ∨ wo 854   = wceq 1548   ∈ wcel 2121   ≠ wne 2936  ∃wrex 3065  Vcvv 3433   ⊆ wss 3884  ⟨cop 4563  suc csuc 6315  ‘cfv 6488  (class class class)co 7359  ωcom 7809  2_oc2o 8393  ⊼_𝑔cgna 35575  ∀_𝑔cgol 35576  Fmlacfmla 35578

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 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681  ax-inf2 9557

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3904  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-op 4564  df-uni 4841  df-iun 4925  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-tr 5182  df-id 5515  df-eprel 5520  df-po 5528  df-so 5529  df-fr 5573  df-we 5575  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-ov 7362  df-oprab 7363  df-mpo 7364  df-om 7810  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-map 8769  df-goel 35581  df-gona 35582  df-goal 35583  df-sat 35584  df-fmla 35586

This theorem is referenced by:  goalr  35638