Theorem mrieqv2d 17574

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 4425	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 ⊊ 𝑆 → ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠))
2	1	3ad2ant3 1136	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠))
3		mrieqvd.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
4	3	3ad2ant1 1134	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
5	4	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
6		mrieqvd.2	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑁 = (mrCls‘𝐴)
7		simprr 773	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)
8		difsnb 4764	. . . . . . . . . 10 ⊢ (¬ 𝑥 ∈ 𝑠 ↔ (𝑠 ∖ {𝑥}) = 𝑠)
9	7, 8	sylib 218	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑠 ∖ {𝑥}) = 𝑠)
10		simpl3 1195	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊊ 𝑆)
11	10	pssssd 4054	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊆ 𝑆)
12	11	ssdifd 4099	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑠 ∖ {𝑥}) ⊆ (𝑆 ∖ {𝑥}))
13	9, 12	eqsstrrd 3971	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑠 ⊆ (𝑆 ∖ {𝑥}))
14		mrieqvd.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐼 = (mrInd‘𝐴)
15		simpl2 1194	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ∈ 𝐼)
16	14, 5, 15	mrissd 17571	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
17	16	ssdifssd 4101	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝑋)
18	5, 6, 13, 17	mrcssd 17559	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘𝑠) ⊆ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
19		difssd 4091	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊆ 𝑆)
20	5, 6, 19, 16	mrcssd 17559	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊆ (𝑁‘𝑆))
21	5, 6, 16	mrcssidd 17560	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑆 ⊆ (𝑁‘𝑆))
22		simprl 771	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑥 ∈ 𝑆)
23	21, 22	sseldd 3936	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → 𝑥 ∈ (𝑁‘𝑆))
24	6, 14, 5, 15, 22	ismri2dad 17572	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
25	20, 23, 24	ssnelpssd 4069	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
26	18, 25	sspsstrd 4065	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ¬ 𝑥 ∈ 𝑠)) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
27	2, 26	exlimddv 1937	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼 ∧ 𝑠 ⊊ 𝑆) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
28	27	3expia 1122	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
29	28	alrimiv 1929	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
30	29	ex 412	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 → ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))))
31	3	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
32	31	elfvexd 6878	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑋 ∈ V)
33		mrieqvd.4	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑋)
34	33	adantr 480	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
35	32, 34	ssexd 5271	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ V)
36	35	difexd 5278	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ∈ V)
37		simp1r 1200	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑥 ∈ 𝑆)
38		difsnpss 4765	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑆 ↔ (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆)
39	37, 38	sylib 218	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆)
40		simp2 1138	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}))
41	40	psseq1d 4049	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑠 ⊊ 𝑆 ↔ (𝑆 ∖ {𝑥}) ⊊ 𝑆))
42	39, 41	mpbird 257	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → 𝑠 ⊊ 𝑆)
43		simp3 1139	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
44	42, 43	mpd 15	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))
45	40	fveq2d 6846	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘𝑠) = (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
46	45	psseq1d 4049	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → ((𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
47	44, 46	mpbid 232	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥}) ∧ (𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
48	47	3expia 1122	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) ∧ 𝑠 = (𝑆 ∖ {𝑥})) → ((𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
49	36, 48	spcimdv 3549	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆)))
50	49	3impia 1118	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ⊊ (𝑁‘𝑆))
51	50	pssned 4055	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑆 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆))
52	51	3com23 1127	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆))
53	3	3ad2ant1 1134	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝐴 ∈ (Moore‘𝑋))
54	33	3ad2ant1 1134	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
55		simp3 1139	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑆)
56	53, 6, 54, 55	mrieqvlemd 17564	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) = (𝑁‘𝑆)))
57	56	necon3bbid 2970	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → (¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ↔ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})) ≠ (𝑁‘𝑆)))
58	52, 57	mpbird 257	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
59	58	3expia 1122	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → (𝑥 ∈ 𝑆 → ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
60	59	ralrimiv 3129	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))) → ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥})))
61	60	ex 412	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
62	6, 14, 3, 33	ismri2d 17568	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑆 ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘(𝑆 ∖ {𝑥}))))
63	61, 62	sylibrd 259	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆)) → 𝑆 ∈ 𝐼))
64	30, 63	impbid 212	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑠(𝑠 ⊊ 𝑆 → (𝑁‘𝑠) ⊊ (𝑁‘𝑆))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087  ∀wal 1540   = wceq 1542  ∃wex 1781   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2933  ∀wral 3052  Vcvv 3442   ∖ cdif 3900   ⊆ wss 3903   ⊊ wpss 3904  {csn 4582  ‘cfv 6500  Moorecmre 17513  mrClscmrc 17514  mrIndcmri 17515

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-id 5527  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-fv 6508  df-mre 17517  df-mrc 17518  df-mri 17519

This theorem is referenced by:  mrissmrcd  17575