Theorem gonarlem 36159

Description: Lemma for gonar 36160 (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 7901	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → suc 𝑁 ∈ ω)
2		ovexd 7455	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ω → (𝑎⊼𝑔𝑏) ∈ V)
3		isfmlasuc 36153	. . . . 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 596	. . . 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 486	. . 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 36154	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (suc 𝑁 ∈ ω → (Fmla‘suc 𝑁) ⊆ (Fmla‘suc suc 𝑁))
7	1, 6	syl 18	. . . . . . . . . 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 621	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ω → ((𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
11	10	com12 33	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑁 ∈ ω → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
12	11	imim2i 17	. . . . . 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 87	. . . . 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 413	. . . 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 36115	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ V ∧ 𝑏 ∈ V) → (𝑎⊼𝑔𝑏) = ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩)
16	15	el2v 3458	. . . . . . . . . . . . 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 36115	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → (𝑢⊼𝑔𝑣) = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩)
19	17, 18	eqeq12d 2777	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ ⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩))
20		1oex 8486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1o ∈ V
21		opex 5432	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⟨𝑎, 𝑏⟩ ∈ V
22	20, 21	opth 5445	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨1o, ⟨𝑎, 𝑏⟩⟩ = ⟨1o, ⟨𝑢, 𝑣⟩⟩ ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩))
23	19, 22	bitrdi 290	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
24	23	adantll 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑁 ∈ ω ∧ 𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) ∧ 𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)) → ((𝑎⊼𝑔𝑏) = (𝑢⊼𝑔𝑣) ↔ (1o = 1o ∧ ⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩)))
25		vex 3455	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑎 ∈ V
26		vex 3455	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑏 ∈ V
27	25, 26	opth 5445	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⟨𝑎, 𝑏⟩ = ⟨𝑢, 𝑣⟩ ↔ (𝑎 = 𝑢 ∧ 𝑏 = 𝑣))
28		eleq1w 2844	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑢 = 𝑎 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
29	28	equcoms 2053	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 = 𝑢 → (𝑢 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑎 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
30		eleq1w 2844	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑣 = 𝑏 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
31	30	equcoms 2053	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 = 𝑣 → (𝑣 ∈ (Fmla‘suc 𝑁) ↔ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc 𝑁)))
32	29, 31	bi2anan9 650	. . . . . . . . . . . . . 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 256	. . . . . . . . . . . . 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 220	. . . . . . . . . . . 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 487	. . . . . . . . . . 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 89	. . . . . . . . . 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 461	. . . . . . . . 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 243	. . . . . . . 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 3164	. . . . . . 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 36117	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎⊼𝑔𝑏) ≠ ∀𝑔𝑖𝑢
41		eqneqall 2967	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎⊼𝑔𝑏) = ∀𝑔𝑖𝑢 → ((𝑎⊼𝑔𝑏) ≠ ∀𝑔𝑖𝑢 → (𝑎 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Fmla‘suc suc 𝑁))))
42	40, 41	mpi 21	. . . . . . . . 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 3164	. . . . . . 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 873	. . . . . 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 3164	. . . . 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 486	. . . 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 873	. . 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 243	. 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 418	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)))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∃wrex 3087  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899  ⟨cop 4590  suc csuc 6364  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ωcom 7877  1_oc1o 8469  ⊼_𝑔cgna 36099  ∀_𝑔cgol 36100  Fmlacfmla 36102

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-map 8849  df-goel 36105  df-gona 36106  df-goal 36107  df-sat 36108  df-fmla 36110

This theorem is used by:  gonar  36160