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Theorem isfin1-3 9410
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 7088 . . . 4 [] Po 𝒫 𝐴
2 cnvpo 5817 . . . 4 ( [] Po 𝒫 𝐴 [] Po 𝒫 𝐴)
31, 2mpbi 220 . . 3 [] Po 𝒫 𝐴
4 pwfi 8417 . . . 4 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
54biimpi 206 . . 3 (𝐴 ∈ Fin → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
6 frfi 8361 . . 3 (( [] Po 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ∈ Fin) → [] Fr 𝒫 𝐴)
73, 5, 6sylancr 567 . 2 (𝐴 ∈ Fin → [] Fr 𝒫 𝐴)
8 inss2 3982 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ 𝒫 𝐴
9 pwexg 4981 . . . . . 6 (𝐴𝑉 → 𝒫 𝐴 ∈ V)
10 ssexg 4938 . . . . . 6 (((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ∈ V) → (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V)
118, 9, 10sylancr 567 . . . . 5 (𝐴𝑉 → (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V)
12 0fin 8344 . . . . . . . 8 ∅ ∈ Fin
13 0elpw 4965 . . . . . . . 8 ∅ ∈ 𝒫 𝐴
14 elin 3947 . . . . . . . 8 (∅ ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ↔ (∅ ∈ Fin ∧ ∅ ∈ 𝒫 𝐴))
1512, 13, 14mpbir2an 682 . . . . . . 7 ∅ ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)
1615ne0ii 4071 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ≠ ∅
17 fri 5211 . . . . . 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 677 . . . . 5 (((Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∈ V ∧ [] Fr 𝒫 𝐴) → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏)
1911, 18sylan 561 . . . 4 ((𝐴𝑉 [] Fr 𝒫 𝐴) → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏)
2019ex 397 . . 3 (𝐴𝑉 → ( [] Fr 𝒫 𝐴 → ∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏))
21 inss1 3981 . . . . . 6 (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ⊆ Fin
22 simpl 468 . . . . . 6 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴))
2321, 22sseldi 3750 . . . . 5 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝑏 ∈ Fin)
24 ralnex 3141 . . . . . . . 8 (∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏 ↔ ¬ ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
2521sseli 3748 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏 ∈ Fin)
2625adantr 466 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏 ∈ Fin)
27 snfi 8194 . . . . . . . . . . . . 13 {𝑑} ∈ Fin
28 unfi 8383 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ Fin ∧ {𝑑} ∈ Fin) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ Fin)
2926, 27, 28sylancl 566 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ Fin)
30 elin 3947 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ↔ (𝑏 ∈ Fin ∧ 𝑏 ∈ 𝒫 𝐴))
3130simprbi 478 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏 ∈ 𝒫 𝐴)
3231elpwid 4309 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) → 𝑏𝐴)
3332adantr 466 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏𝐴)
34 snssi 4474 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑𝐴 → {𝑑} ⊆ 𝐴)
3534ad2antrl 699 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → {𝑑} ⊆ 𝐴)
3633, 35unssd 3940 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ⊆ 𝐴)
37 vex 3354 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑏 ∈ V
38 snex 5036 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑑} ∈ V
3937, 38unex 7103 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ V
4039elpw 4303 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ 𝒫 𝐴 ↔ (𝑏 ∪ {𝑑}) ⊆ 𝐴)
4136, 40sylibr 224 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ 𝒫 𝐴)
4229, 41elind 3949 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴))
43 disjsn 4383 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅ ↔ ¬ 𝑑𝑏)
4443biimpri 218 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑑𝑏 → (𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅)
45 vex 3354 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑑 ∈ V
4645snnz 4444 . . . . . . . . . . . . . 14 {𝑑} ≠ ∅
47 disjpss 4171 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑏 ∩ {𝑑}) = ∅ ∧ {𝑑} ≠ ∅) → 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
4844, 46, 47sylancl 566 . . . . . . . . . . . . 13 𝑑𝑏𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
4948ad2antll 700 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5039, 37brcnv 5443 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏𝑏 [] (𝑏 ∪ {𝑑}))
5139brrpss 7087 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 [] (𝑏 ∪ {𝑑}) ↔ 𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5250, 51bitri 264 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏𝑏 ⊊ (𝑏 ∪ {𝑑}))
5349, 52sylibr 224 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏)
54 breq1 4789 . . . . . . . . . . . 12 (𝑐 = (𝑏 ∪ {𝑑}) → (𝑐 [] 𝑏 ↔ (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏))
5554rspcev 3460 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ∪ {𝑑}) ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑏 ∪ {𝑑}) [] 𝑏) → ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
5642, 53, 55syl2anc 565 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ (𝑑𝐴 ∧ ¬ 𝑑𝑏)) → ∃𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)𝑐 [] 𝑏)
5756expr 444 . . . . . . . . 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 232 . . . . . . 7 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ 𝑑𝐴) → (∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏𝑑𝑏))
6059impancom 439 . . . . . 6 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → (𝑑𝐴𝑑𝑏))
6160ssrdv 3758 . . . . 5 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝐴𝑏)
62 ssfi 8336 . . . . 5 ((𝑏 ∈ Fin ∧ 𝐴𝑏) → 𝐴 ∈ Fin)
6323, 61, 62syl2anc 565 . . . 4 ((𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ∧ ∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏) → 𝐴 ∈ Fin)
6463rexlimiva 3176 . . 3 (∃𝑏 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴)∀𝑐 ∈ (Fin ∩ 𝒫 𝐴) ¬ 𝑐 [] 𝑏𝐴 ∈ Fin)
6520, 64syl6 35 . 2 (𝐴𝑉 → ( [] Fr 𝒫 𝐴𝐴 ∈ Fin))
667, 65impbid2 216 1 (𝐴𝑉 → (𝐴 ∈ Fin ↔ [] Fr 𝒫 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  wral 3061  wrex 3062  Vcvv 3351  cun 3721  cin 3722  wss 3723  wpss 3724  c0 4063  𝒫 cpw 4297  {csn 4316   class class class wbr 4786   Po wpo 5168   Fr wfr 5205  ccnv 5248   [] crpss 7083  Fincfn 8109
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-rpss 7084  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-2o 7714  df-oadd 7717  df-er 7896  df-map 8011  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113
This theorem is referenced by:  isfin1-4  9411  fin12  9437
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