Theorem gonarlem 33988

Description: Lemma for gonar 33989 (induction step). (Contributed by AV, 21-Oct-2023.)

Assertion

Ref	Expression
gonarlem	⊢ (𝑁 ∈ ω → (((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))

Distinct variable group:   𝑎,𝑏

Allowed substitution hints:   𝑁(𝑎,𝑏)

Proof of Theorem gonarlem

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		peano2 7827	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → suc 𝑁 ∈ ω)
2		ovexd 7392	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ V)
3		isfmlasuc 33982	. . . . 5 ⊢ ((suc 𝑁 ∈ ω ∧ (𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ V) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢))))
4	1, 2, 3	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ω → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢))))
5	4	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ↔ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢))))
6		fmlasssuc 33983	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (suc 𝑁 ∈ ω → (Fmla‘suc 𝑁) ⊆ (Fmla‘suc suc 𝑁))
7	1, 6	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (Fmla‘suc 𝑁) ⊆ (Fmla‘suc suc 𝑁))
8	7	sseld 3943	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
9	7	sseld 3943	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
10	8, 9	anim12d 609	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ω → ((𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
11	10	com12 32	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
12	11	imim2i 16	. . . . . 6 ⊢ (((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
13	12	com23 86	. . . . 5 ⊢ (((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → (𝑁 ∈ ω → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
14	13	impcom 408	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
15		gonafv 33944	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ V ∧ 𝑏 ∈ V) → (𝑎⊼𝑔𝑏) = ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩)
16	15	el2v 3453	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑎⊼𝑔𝑏) = ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩
17	16	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑎⊼𝑔𝑏) = ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩)
18		gonafv 33944	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑢⊼𝑔𝑣) = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩)
19	17, 18	eqeq12d 2752	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩))
20		1oex 8422	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1o ∈ V
21		opex 5421	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ V
22	20, 21	opth 5433	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩ ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩))
23	19, 22	bitrdi 286	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
24	23	adantll 712	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
25		vex 3449	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑎 ∈ V
26		vex 3449	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑏 ∈ V
27	25, 26	opth 5433	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩ ↔ (𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣))
28		eleq1w 2820	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑢 = 𝑎 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
29	28	equcoms 2023	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
30		eleq1w 2820	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑣 = 𝑏 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
31	30	equcoms 2023	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 = 𝑣 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
32	29, 31	bi2anan9 637	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣) → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ↔ (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))))
33	32, 11	syl6bi 252	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣) → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
34	27, 33	sylbi 216	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩ → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
35	34	adantl 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩) → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
36	35	com13 88	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ω → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))
37	36	impl 456	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
38	24, 37	sylbid 239	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
39	38	rexlimdva 3152	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
40		gonanegoal 33946	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎⊼𝑔𝑏) ≠ ∀𝑔𝑖𝑢
41		eqneqall 2954	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢 → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ≠ ∀𝑔𝑖𝑢 → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
42	40, 41	mpi 20	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢 → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
43	42	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢 → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
44	43	rexlimdva 3152	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢 → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
45	39, 44	jaod 857	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
46	45	rexlimdva 3152	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
47	46	adantr 481	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))) → (∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
48	14, 47	jaod 857	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))) → (((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∨ ∃𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(∃𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)(𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ∨ ∃𝑖 ∈ ω (𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢)) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
49	5, 48	sylbid 239	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ω ∧ ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
50	49	ex 413	1 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 845   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∃wrex 3073  Vcvv 3445   ⊆ wss 3910  ⟨cop 4592  suc csuc 6319  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  ωcom 7802  1_oc1o 8405  ⊼_𝑔cgna 33928  ∀_𝑔cgol 33929  Fmlacfmla 33931

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-inf2 9577

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-2o 8413  df-map 8767  df-goel 33934  df-gona 33935  df-goal 33936  df-sat 33937  df-fmla 33939

This theorem is referenced by:  gonar  33989