Theorem mrieqv2d 16565

Description: In a Moore system, a set is independent if and only if all its proper subsets have closure properly contained in the closure of the set. Part of Proposition 4.1.3 in [FaureFrolicher] p. 83. (Contributed by David Moews, 1-May-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
mrieqvd.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
mrieqvd.2	⊢ 𝑁 = (mrCls‘𝐴)
mrieqvd.3	⊢ 𝐼 = (mrInd‘𝐴)
mrieqvd.4	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑋)

Assertion

Ref	Expression
mrieqv2d	⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))))

Distinct variable groups:   𝑆,𝑠   𝜑,𝑠   𝐼,𝑠   𝑁,𝑠

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑠)   𝑋(𝑠)

Proof of Theorem mrieqv2d

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pssnel 4199	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 ⊊ 𝑆 → ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠))
2	1	3ad2ant3 1165	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠))
3		mrieqvd.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
4	3	3ad2ant1 1163	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
5	4	adantr 472	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
6		mrieqvd.2	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑁 = (mrCls‘𝐴)
7		simprr 789	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)
8		difsnb 4491	. . . . . . . . . 10 ⊢ (¬ 𝑥 ∈ 𝑠 ↔ (𝑠 ∖ {𝑥}) = 𝑠)
9	7, 8	sylib 209	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑠 ∖ {𝑥}) = 𝑠)
10		simpl3 1246	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊊ 𝑆)
11	10	pssssd 3865	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊆ 𝑆)
12	11	ssdifd 3908	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑠 ∖ {𝑥}) ⊆ (𝑆 ∖ {𝑥}))
13	9, 12	eqsstr3d 3800	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊆ (𝑆 ∖ {𝑥}))
14		mrieqvd.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐼 = (mrInd‘𝐴)
15		simpl2 1244	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ∈ 𝐼)
16	14, 5, 15	mrissd 16562	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
17	16	ssdifssd 3910	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝑋)
18	5, 6, 13, 17	mrcssd 16550	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘𝑠) ⊆ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
19		difssd 3900	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝑆)
20	5, 6, 19, 16	mrcssd 16550	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊆ (𝑁‘𝑆))
21	5, 6, 16	mrcssidd 16551	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ⊆ (𝑁‘𝑆))
22		simprl 787	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑥 ∈ 𝑆)
23	21, 22	sseldd 3762	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑥 ∈ (𝑁‘𝑆))
24	6, 14, 5, 15, 22	ismri2dad 16563	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
25	20, 23, 24	ssnelpssd 3880	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
26	18, 25	sspsstrd 3876	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
27	2, 26	exlimddv 2030	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
28	27	3expia 1150	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
29	28	alrimiv 2022	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
30	29	ex 401	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 → ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))))
31	3	adantr 472	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
32	31	elfvexd 6410	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑋 ∈ V)
33		mrieqvd.4	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑋)
34	33	adantr 472	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
35	32, 34	ssexd 4966	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ V)
36		difexg 4969	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑆 ∈ V → (𝑆 ∖ {𝑥}) ∈ V)
37	35, 36	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ∈ V)
38		simp1r 1255	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑥 ∈ 𝑆)
39		difsnpss 4492	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑆 ↔ (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆)
40	38, 39	sylib 209	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆)
41		simp2 1167	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}))
42	41	psseq1d 3860	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑠 ⊊ 𝑆 ↔ (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆))
43	40, 42	mpbird 248	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑠 ⊊ 𝑆)
44		simp3 1168	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
45	43, 44	mpd 15	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
46	41	fveq2d 6379	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘𝑠) = (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
47	46	psseq1d 3860	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → ((𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
48	45, 47	mpbid 223	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
49	48	3expia 1150	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥})) → ((𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
50	37, 49	spcimdv 3442	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
51	50	3impia 1145	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
52	51	pssned 3866	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆))
53	52	3com23 1156	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆))
54	3	3ad2ant1 1163	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
55	33	3ad2ant1 1163	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
56		simp3 1168	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑆)
57	54, 6, 55, 56	mrieqvlemd 16555	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) = (𝑁‘𝑆)))
58	57	necon3bbid 2974	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆)))
59	53, 58	mpbird 248	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
60	59	3expia 1150	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑥 ∈ 𝑆 → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
61	60	ralrimiv 3112	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
62	61	ex 401	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
63	6, 14, 3, 33	ismri2d 16559	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
64	62, 63	sylibrd 250	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → 𝑆 ∈ 𝐼))
65	30, 64	impbid 203	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 197   ∧ wa 384   ∧ w3a 1107  ∀wal 1650   = wceq 1652  ∃wex 1874   ∈ wcel 2155   ≠ wne 2937  ∀wral 3055  Vcvv 3350   ∖ cdif 3729   ⊆ wss 3732   ⊊ wpss 3733  {csn 4334  ‘cfv 6068  Moorecmre 16508  mrClscmrc 16509  mrIndcmri 16510

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-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-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-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-id 5185  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-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-fv 6076  df-mre 16512  df-mrc 16513  df-mri 16514

This theorem is referenced by:  mrissmrcd  16566