Theorem gonarlem 35537

Description: Lemma for gonar 35538 (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 7830	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → suc 𝑁 ∈ ω)
2		ovexd 7391	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ V)
3		isfmlasuc 35531	. . . . 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 480	. . 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 35532	. . . . . . . . . . 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 3930	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) → 𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁)))
9	7	sseld 3930	. . . . . . . . 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 407	. . . 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 35493	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ V ∧ 𝑏 ∈ V) → (𝑎⊼𝑔𝑏) = ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩)
16	15	el2v 3445	. . . . . . . . . . . . 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 35493	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑢⊼𝑔𝑣) = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩)
19	17, 18	eqeq12d 2750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩))
20		1oex 8405	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1o ∈ V
21		opex 5410	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ V
22	20, 21	opth 5422	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩ ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩))
23	19, 22	bitrdi 287	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
24	23	adantll 714	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
25		vex 3442	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑎 ∈ V
26		vex 3442	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑏 ∈ V
27	25, 26	opth 5422	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩ ↔ (𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣))
28		eleq1w 2817	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑢 = 𝑎 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
29	28	equcoms 2021	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
30		eleq1w 2817	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑣 = 𝑏 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
31	30	equcoms 2021	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 = 𝑣 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
32	29, 31	bi2anan9 638	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣) → ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ↔ (𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁))))
33	32, 11	biimtrdi 253	. . . . . . . . . . . . 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 217	. . . . . . . . . . . 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 481	. . . . . . . . . . 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 455	. . . . . . . . 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 240	. . . . . . . 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 3135	. . . . . . 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 35495	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎⊼𝑔𝑏) ≠ ∀𝑔𝑖𝑢
41		eqneqall 2941	. . . . . . . . . 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 3135	. . . . . . 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 859	. . . . . 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 3135	. . . . 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 480	. . . 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 859	. . 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 240	. 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 412	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 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1541   ∈ wcel 2113   ≠ wne 2930  ∃wrex 3058  Vcvv 3438   ⊆ wss 3899  ⟨cop 4584  suc csuc 6317  ‘cfv 6490  (class class class)co 7356  ωcom 7806  1_oc1o 8388  ⊼_𝑔cgna 35477  ∀_𝑔cgol 35478  Fmlacfmla 35480

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2706  ax-rep 5222  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-inf2 9548

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-map 8763  df-goel 35483  df-gona 35484  df-goal 35485  df-sat 35486  df-fmla 35488

This theorem is referenced by:  gonar  35538