Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  wereu2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem wereu2 5517
 Description: All nonempty subclasses of a class having a well-ordered and set-like relation have a minimal element for that relation. Proposition 6.26 of [TakeutiZaring] p. 31. (Contributed by Scott Fenton, 29-Jan-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
wereu2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦

Proof of Theorem wereu2
Dummy variables 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 n0 4260 . . . 4 (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝐵)
2 rabeq0 4292 . . . . . . . 8 ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} = ∅ ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧)
3 breq1 5034 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = 𝑤 → (𝑦𝑅𝑥𝑤𝑅𝑥))
43notbid 321 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑤 → (¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑥))
54cbvralvw 3396 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑥)
6 breq2 5035 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑧 → (𝑤𝑅𝑥𝑤𝑅𝑧))
76notbid 321 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑧 → (¬ 𝑤𝑅𝑥 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑧))
87ralbidv 3162 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧))
95, 8syl5bb 286 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧))
109rspcev 3571 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝐵 ∧ ∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
1110ex 416 . . . . . . . . 9 (𝑧𝐵 → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
1211ad2antll 728 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∀𝑤𝐵 ¬ 𝑤𝑅𝑧 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
132, 12syl5bi 245 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} = ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
14 simprl 770 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝐵𝐴)
15 simplr 768 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Se 𝐴)
16 sess2 5489 . . . . . . . . . . 11 (𝐵𝐴 → (𝑅 Se 𝐴𝑅 Se 𝐵))
1714, 15, 16sylc 65 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Se 𝐵)
18 simprr 772 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
19 seex 5483 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 Se 𝐵𝑧𝐵) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V)
2017, 18, 19syl2anc 587 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V)
21 wefr 5510 . . . . . . . . . 10 (𝑅 We 𝐴𝑅 Fr 𝐴)
2221ad2antrr 725 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Fr 𝐴)
23 ssrab2 4007 . . . . . . . . . 10 {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐵
2423, 14sstrid 3926 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴)
25 fri 5482 . . . . . . . . . 10 ((({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V ∧ 𝑅 Fr 𝐴) ∧ ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴 ∧ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅)) → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥)
2625expr 460 . . . . . . . . 9 ((({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ∈ V ∧ 𝑅 Fr 𝐴) ∧ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ⊆ 𝐴) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
2720, 22, 24, 26syl21anc 836 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
28 breq1 5034 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑥 → (𝑤𝑅𝑧𝑥𝑅𝑧))
2928rexrab 3635 . . . . . . . . 9 (∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∃𝑥𝐵 (𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥))
30 breq1 5034 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = 𝑦 → (𝑤𝑅𝑧𝑦𝑅𝑧))
3130ralrab 3633 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ ∀𝑦𝐵 (𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
32 weso 5511 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑅 We 𝐴𝑅 Or 𝐴)
3332ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Or 𝐴)
34 soss 5458 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐵𝐴 → (𝑅 Or 𝐴𝑅 Or 𝐵))
3514, 33, 34sylc 65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → 𝑅 Or 𝐵)
3635ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑅 Or 𝐵)
37 simpr 488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑦𝐵)
38 simplr 768 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑥𝐵)
3918ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → 𝑧𝐵)
40 sotr 5462 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑅 Or 𝐵 ∧ (𝑦𝐵𝑥𝐵𝑧𝐵)) → ((𝑦𝑅𝑥𝑥𝑅𝑧) → 𝑦𝑅𝑧))
4136, 37, 38, 39, 40syl13anc 1369 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑦𝑅𝑥𝑥𝑅𝑧) → 𝑦𝑅𝑧))
4241ancomsd 469 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑥𝑅𝑧𝑦𝑅𝑥) → 𝑦𝑅𝑧))
4342expdimp 456 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (𝑦𝑅𝑥𝑦𝑅𝑧))
4443an32s 651 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (𝑦𝑅𝑥𝑦𝑅𝑧))
4544con3d 155 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (¬ 𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
46 idd 24 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → (¬ 𝑦𝑅𝑥 → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4745, 46jad 190 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4847ralimdva 3144 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (∀𝑦𝐵 (𝑦𝑅𝑧 → ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
4931, 48syl5bi 245 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) ∧ 𝑥𝑅𝑧) → (∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5049expimpd 457 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) ∧ 𝑥𝐵) → ((𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∀𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5150reximdva 3233 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∃𝑥𝐵 (𝑥𝑅𝑧 ∧ ∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5229, 51syl5bi 245 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → (∃𝑥 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧}∀𝑦 ∈ {𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ¬ 𝑦𝑅𝑥 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5327, 52syld 47 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ({𝑤𝐵𝑤𝑅𝑧} ≠ ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5413, 53pm2.61dne 3073 . . . . . 6 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝑧𝐵)) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
5554expr 460 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (𝑧𝐵 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5655exlimdv 1934 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (∃𝑧 𝑧𝐵 → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
571, 56syl5bi 245 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝐵𝐴) → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
5857impr 458 . 2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
59 simprl 770 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝐵𝐴)
6032ad2antrr 725 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝑅 Or 𝐴)
6159, 60, 34sylc 65 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → 𝑅 Or 𝐵)
62 somo 5475 . . 3 (𝑅 Or 𝐵 → ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
6361, 62syl 17 . 2 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
64 reu5 3375 . 2 (∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ↔ (∃𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥 ∧ ∃*𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥))
6558, 63, 64sylanbrc 586 1 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃!𝑥𝐵𝑦𝐵 ¬ 𝑦𝑅𝑥)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538  ∃wex 1781   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  ∃!wreu 3108  ∃*wrmo 3109  {crab 3110  Vcvv 3441   ⊆ wss 3881  ∅c0 4243   class class class wbr 5031   Or wor 5438   Fr wfr 5476   Se wse 5477   We wwe 5478 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5168 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-nul 4244  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-br 5032  df-po 5439  df-so 5440  df-fr 5479  df-se 5480  df-we 5481 This theorem is referenced by:  tz6.26  6150  weniso  7091  ordtypelem3  8975  dfac8clem  9450
 Copyright terms: Public domain W3C validator