Theorem nnwos 13072

Description: Well-ordering principle: any nonempty set of positive integers has a least element (schema form). (Contributed by NM, 17-Aug-2001.)

Hypothesis

Ref	Expression
nnwos.1	⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜓))

Assertion

Ref	Expression
nnwos	⊢ (∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦   𝜑,𝑦   𝜓,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)

Proof of Theorem nnwos

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfrab1 3435	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
2		nfcv 2926	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}
3	1, 2	nnwof 13071	. 2 ⊢ (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ≠ ∅) → ∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦)
4		ssrab2 4008	. . . 4 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ
5	4	biantrur 540	. . 3 ⊢ ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ≠ ∅ ↔ ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ≠ ∅))
6		rabn0 4342	. . 3 ⊢ ({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑)
7	5, 6	bitr3i 280	. 2 ⊢ (({𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ⊆ ℕ ∧ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ≠ ∅) ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑)
8		df-rex 3091	. . 3 ⊢ (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦))
9		rabid 3436	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑))
10		df-ral 3081	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥 ≤ 𝑦))
11		nnwos.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜓))
12	11	elrab 3648	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ↔ (𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓))
13	12	imbi1i 352	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥 ≤ 𝑦) ↔ ((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓) → 𝑥 ≤ 𝑦))
14		impexp 456	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ ℕ ∧ 𝜓) → 𝑥 ≤ 𝑦) ↔ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
15	13, 14	bitri 278	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥 ≤ 𝑦) ↔ (𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
16	15	albii 1852	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦(𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} → 𝑥 ≤ 𝑦) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
17	10, 16	bitri 278	. . . . 5 ⊢ (∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
18	9, 17	anbi12i 640	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦) ↔ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
19	18	exbii 1881	. . 3 ⊢ (∃𝑥(𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑} ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦) ↔ ∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
20		df-ral 3081	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
21	20	anbi2i 635	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)) ↔ ((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
22		anass 474	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)) ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
23	21, 22	bitr3i 280	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))) ↔ (𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
24	23	exbii 1881	. . . 4 ⊢ (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
25		df-rex 3091	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ ℕ ∧ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))))
26	24, 25	bitr4i 281	. . 3 ⊢ (∃𝑥((𝑥 ∈ ℕ ∧ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ℕ → (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
27	8, 19, 26	3bitri 300	. 2 ⊢ (∃𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}∀𝑦 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝜑}𝑥 ≤ 𝑦 ↔ ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))
28	3, 7, 27	3imtr3i 294	1 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℕ 𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℕ (𝜑 ∧ ∀𝑦 ∈ ℕ (𝜓 → 𝑥 ≤ 𝑦)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401  ∀wal 1568  ∃wex 1812   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281   class class class wbr 5106   ≤ cle 11374  ℕcn 12365

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-om 7905  df-2nd 8029  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8748  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-nn 12366  df-n0 12637  df-z 12724  df-uz 12996

This theorem is used by:  indstr  13073  infpnlem2  17121