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Theorem isfin1-3 9461
Description: A set is I-finite iff every system of subsets contains a maximal subset. Definition I of [Levy58] p. 2. (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Nov-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 17-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
isfin1-3 (𝐴𝑉 → (𝐴 ∈ Fin ↔ [] Fr 𝒫 𝐴))

Proof of Theorem isfin1-3
Dummy variables 𝑏 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 porpss 7139 . . . 4 [] Po 𝒫 𝐴
2 cnvpo 5859 . . . 4 ( [] Po 𝒫 𝐴 [] Po 𝒫 𝐴)
31, 2mpbi 221 . . 3 [] Po 𝒫 𝐴
4 pwfi 8468 . . . 4 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
54biimpi 207 . . 3 (𝐴 ∈ Fin → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
6 frfi 8412 . . 3 (( [] Po 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ∈ Fin) → [] Fr 𝒫 𝐴)
73, 5, 6sylancr 581 . 2 (𝐴 ∈ Fin → [] Fr 𝒫 𝐴)
8 inss2 3993 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ 𝒫 𝐴
9 pwexg 5014 . . . . . 6 (𝐴𝑉 → 𝒫 𝐴 ∈ V)
10 ssexg 4965 . . . . . 6 (((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ∈ V) → (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V)
118, 9, 10sylancr 581 . . . . 5 (𝐴𝑉 → (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V)
12 0fin 8395 . . . . . . . 8 ∅ ∈ Fin
13 0elpw 4992 . . . . . . . 8 ∅ ∈ 𝒫 𝐴
14 elin 3958 . . . . . . . 8 (∅ ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ↔ (∅ ∈ Fin ∧ ∅ ∈ 𝒫 𝐴))
1512, 13, 14mpbir2an 702 . . . . . . 7 ∅ ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)
1615ne0ii 4088 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ≠ ∅
17 fri 5239 . . . . . 6 ((((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V ∧ [] Fr 𝒫 𝐴) ∧ ((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ≠ ∅)) → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏)
188, 16, 17mpanr12 696 . . . . 5 (((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V ∧ [] Fr 𝒫 𝐴) → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏)
1911, 18sylan 575 . . . 4 ((𝐴𝑉 [] Fr 𝒫 𝐴) → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏)
2019ex 401 . . 3 (𝐴𝑉 → ( [] Fr 𝒫 𝐴 → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏))
21 inss1 3992 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ Fin
22 simpl 474 . . . . . 6 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴))
2321, 22sseldi 3759 . . . . 5 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝑏 ∈ Fin)
24 ralnex 3139 . . . . . . . 8 (∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏 ↔ ¬ ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
2521sseli 3757 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏 ∈ Fin)
2625adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏 ∈ Fin)
27 snfi 8245 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑑} ∈ Fin
28 unfi 8434 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ Fin ∧ {𝑑} ∈ Fin) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ Fin)
2926, 27, 28sylancl 580 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ Fin)
30 elin 3958 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ↔ (𝑏 ∈ Fin ∧ 𝑏 ∈ 𝒫 𝐴))
3130simprbi 490 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏 ∈ 𝒫 𝐴)
3231elpwid 4327 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏𝐴)
3332adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏𝐴)
34 snssi 4493 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑𝐴 → {𝑑} ⊆ 𝐴)
3534ad2antrl 719 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → {𝑑} ⊆ 𝐴)
3633, 35unssd 3951 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ⊆ 𝐴)
37 vex 3353 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑏 ∈ V
38 snex 5064 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑑} ∈ V
3937, 38unex 7154 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ V
4039elpw 4321 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ 𝒫 𝐴 ↔ (𝑏 ∪ {𝑑}) ⊆ 𝐴)
4136, 40sylibr 225 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ 𝒫 𝐴)
4229, 41elind 3960 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴))
43 disjsn 4402 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅ ↔ ¬ 𝑑𝑏)
4443biimpri 219 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑑𝑏 → (𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅)
45 vex 3353 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑑 ∈ V
4645snnz 4463 . . . . . . . . . . . . . 14 {𝑑} ≠ ∅
47 disjpss 4189 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅ ∧ {𝑑} ≠ ∅) → 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
4844, 46, 47sylancl 580 . . . . . . . . . . . . 13 𝑑𝑏𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
4948ad2antll 720 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5039, 37brcnv 5473 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏𝑏 [] (𝑏 ∪ {𝑑}))
5139brrpss 7138 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 [] (𝑏 ∪ {𝑑}) ↔ 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5250, 51bitri 266 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5349, 52sylibr 225 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏)
54 breq1 4812 . . . . . . . . . . . 12 (𝑐 = (𝑏 ∪ {𝑑}) → (𝑐 [] 𝑏 ↔ (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏))
5554rspcev 3461 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏) → ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
5642, 53, 55syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
5756expr 448 . . . . . . . . 9 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ 𝑑𝐴) → (¬ 𝑑𝑏 → ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏))
5857con1d 141 . . . . . . . 8 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ 𝑑𝐴) → (¬ ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏𝑑𝑏))
5924, 58syl5bi 233 . . . . . . 7 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ 𝑑𝐴) → (∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏𝑑𝑏))
6059impancom 443 . . . . . 6 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → (𝑑𝐴𝑑𝑏))
6160ssrdv 3767 . . . . 5 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝐴𝑏)
62 ssfi 8387 . . . . 5 ((𝑏 ∈ Fin ∧ 𝐴𝑏) → 𝐴 ∈ Fin)
6323, 61, 62syl2anc 579 . . . 4 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝐴 ∈ Fin)
6463rexlimiva 3175 . . 3 (∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏𝐴 ∈ Fin)
6520, 64syl6 35 . 2 (𝐴𝑉 → ( [] Fr 𝒫 𝐴𝐴 ∈ Fin))
667, 65impbid2 217 1 (𝐴𝑉 → (𝐴 ∈ Fin ↔ [] Fr 𝒫 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  Vcvv 3350  cun 3730  cin 3731  wss 3732  wpss 3733  c0 4079  𝒫 cpw 4315  {csn 4334   class class class wbr 4809   Po wpo 5196   Fr wfr 5233  ccnv 5276   [] crpss 7134  Fincfn 8160
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-rpss 7135  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-2o 7765  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164
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