Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  onsupmaxb Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem onsupmaxb 43256
Description: The union of a class of ordinals is an element is an element of that class if and only if there is a maximum element of that class under the epsilon relation, which is to say that the domain of the restricted epsilon relation is not the whole class. (Contributed by RP, 25-Jan-2025.)
Assertion
Ref Expression
onsupmaxb (𝐴 ⊆ On → (dom ( E ∩ (𝐴 × 𝐴)) = 𝐴 ↔ ¬ 𝐴𝐴))

Proof of Theorem onsupmaxb
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elirrv 9637 . . . . . . . 8 ¬ 𝑥𝑥
2 pm5.501 366 . . . . . . . 8 𝑥𝑥 → (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ (¬ 𝑥𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
31, 2mp1i 13 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ (¬ 𝑥𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
4 elequ1 2114 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑥𝑥𝑥))
54notbid 318 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (¬ 𝑧𝑥 ↔ ¬ 𝑥𝑥))
6 elequ1 2114 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑦𝑥𝑦))
76rexbidv 3178 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (∃𝑦𝐴 𝑧𝑦 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦))
85, 7bibi12d 345 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → ((¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ (¬ 𝑥𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦)))
93, 8bitr4d 282 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑥 → (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
109biimpd 229 . . . . 5 (𝑧 = 𝑥 → (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 → (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
1110spimevw 1993 . . . 4 (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
12 ssel 3976 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ⊆ On → (𝑦𝐴𝑦 ∈ On))
1312adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (𝑦𝐴𝑦 ∈ On))
1413imp 406 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ On)
15 ssel2 3977 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ On)
1615adantr 480 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐴) → 𝑥 ∈ On)
17 ontri1 6417 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ On ∧ 𝑥 ∈ On) → (𝑦𝑥 ↔ ¬ 𝑥𝑦))
1814, 16, 17syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑦𝐴) → (𝑦𝑥 ↔ ¬ 𝑥𝑦))
1918ralbidva 3175 . . . . . . 7 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥𝑦))
20 ralnex 3071 . . . . . . 7 (∀𝑦𝐴 ¬ 𝑥𝑦 ↔ ¬ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦)
2119, 20bitrdi 287 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 ↔ ¬ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦))
22 unissb 4938 . . . . . . . . . 10 ( 𝐴𝑥 ↔ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥)
23 simpr 484 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝐴𝑥) → 𝐴𝑥)
24 elssuni 4936 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝐴𝑥 𝐴)
2524ad2antlr 727 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝐴𝑥) → 𝑥 𝐴)
2623, 25eqssd 4000 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝐴𝑥) → 𝐴 = 𝑥)
2722, 26sylan2br 595 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥) → 𝐴 = 𝑥)
28 dfuni2 4908 . . . . . . . . . . 11 𝐴 = {𝑧 ∣ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦}
2928eqeq1i 2741 . . . . . . . . . 10 ( 𝐴 = 𝑥 ↔ {𝑧 ∣ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦} = 𝑥)
30 eqabcb 2882 . . . . . . . . . 10 ({𝑧 ∣ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦} = 𝑥 ↔ ∀𝑧(∃𝑦𝐴 𝑧𝑦𝑧𝑥))
31 bicom 222 . . . . . . . . . . 11 ((∃𝑦𝐴 𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
3231albii 1818 . . . . . . . . . 10 (∀𝑧(∃𝑦𝐴 𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
3329, 30, 323bitri 297 . . . . . . . . 9 ( 𝐴 = 𝑥 ↔ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
3427, 33sylib 218 . . . . . . . 8 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥) → ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
35 notnotb 315 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 ↔ ¬ ¬ 𝑧𝑥)
3635bibi1i 338 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ (¬ ¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
37 nbbn 383 . . . . . . . . . . 11 ((¬ ¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
3836, 37bitri 275 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
3938albii 1818 . . . . . . . . 9 (∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ∀𝑧 ¬ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
40 alnex 1780 . . . . . . . . 9 (∀𝑧 ¬ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
4139, 40bitri 275 . . . . . . . 8 (∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
4234, 41sylib 218 . . . . . . 7 (((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦𝐴 𝑦𝑥) → ¬ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
4342ex 412 . . . . . 6 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑦𝐴 𝑦𝑥 → ¬ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
4421, 43sylbird 260 . . . . 5 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (¬ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 → ¬ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
4544con4d 115 . . . 4 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) → ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦))
4611, 45impbid2 226 . . 3 ((𝐴 ⊆ On ∧ 𝑥𝐴) → (∃𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
4746ralbidva 3175 . 2 (𝐴 ⊆ On → (∀𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑥𝑦 ↔ ∀𝑥𝐴𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦)))
48 dminxp 6199 . . 3 (dom ( E ∩ (𝐴 × 𝐴)) = 𝐴 ↔ ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑥 E 𝑦)
49 epel 5586 . . . . 5 (𝑥 E 𝑦𝑥𝑦)
5049rexbii 3093 . . . 4 (∃𝑦𝐴 𝑥 E 𝑦 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑥𝑦)
5150ralbii 3092 . . 3 (∀𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑥 E 𝑦 ↔ ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑥𝑦)
5248, 51bitri 275 . 2 (dom ( E ∩ (𝐴 × 𝐴)) = 𝐴 ↔ ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 𝑥𝑦)
53 ralnex 3071 . . . 4 (∀𝑥𝐴 ¬ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ ∃𝑥𝐴𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
54 exnal 1826 . . . . . 6 (∃𝑧 ¬ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
55 nbbn 383 . . . . . . . 8 ((¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ¬ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
5655bicomi 224 . . . . . . 7 (¬ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ (¬ 𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
5756exbii 1847 . . . . . 6 (∃𝑧 ¬ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
5854, 57bitr3i 277 . . . . 5 (¬ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ∃𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
5958ralbii 3092 . . . 4 (∀𝑥𝐴 ¬ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ∀𝑥𝐴𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
6053, 59bitr3i 277 . . 3 (¬ ∃𝑥𝐴𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦) ↔ ∀𝑥𝐴𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
61 uniel 43234 . . 3 ( 𝐴𝐴 ↔ ∃𝑥𝐴𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
6260, 61xchnxbir 333 . 2 𝐴𝐴 ↔ ∀𝑥𝐴𝑧𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐴 𝑧𝑦))
6347, 52, 623bitr4g 314 1 (𝐴 ⊆ On → (dom ( E ∩ (𝐴 × 𝐴)) = 𝐴 ↔ ¬ 𝐴𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wal 1537   = wceq 1539  wex 1778  wcel 2107  {cab 2713  wral 3060  wrex 3069  cin 3949  wss 3950   cuni 4906   class class class wbr 5142   E cep 5582   × cxp 5682  dom cdm 5684  Oncon0 6383
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pr 5431  ax-reg 9633
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-ne 2940  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rab 3436  df-v 3481  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-br 5143  df-opab 5205  df-tr 5259  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-ord 6386  df-on 6387
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator