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Theorem bnj110 29741
Description: Well-founded induction restricted to a set ( A  e.  _V). The proof has been taken from Chapter 4 of Don Monk's notes on Set Theory. See http://euclid.colorado.edu/~monkd/setth.pdf. (Contributed by Jonathan Ben-Naim, 3-Jun-2011.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
bnj110.1  |-  A  e. 
_V
bnj110.2  |-  ( ps  <->  A. y  e.  A  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )
Assertion
Ref Expression
bnj110  |-  ( ( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph ) )  ->  A. x  e.  A  ph )
Distinct variable groups:    x, A, y    x, R, y    ph, y
Allowed substitution hints:    ph( x)    ps( x, y)

Proof of Theorem bnj110
Dummy variables  z  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ralnex 2834 . . . . 5  |-  ( A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  -.  [. z  /  x ]. ph  <->  -.  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph )
2 vex 3034 . . . . . . . 8  |-  z  e. 
_V
3 sbcng 3296 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ].  -.  ph  <->  -.  [. z  /  x ]. ph ) )
42, 3ax-mp 5 . . . . . . 7  |-  ( [. z  /  x ].  -.  ph  <->  -. 
[. z  /  x ]. ph )
54bicomi 207 . . . . . 6  |-  ( -. 
[. z  /  x ]. ph  <->  [. z  /  x ].  -.  ph )
65ralbii 2823 . . . . 5  |-  ( A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  -.  [. z  /  x ]. ph  <->  A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ].  -.  ph )
71, 6bitr3i 259 . . . 4  |-  ( -. 
E. z  e.  {
x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph  <->  A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ].  -.  ph )
8 df-rab 2765 . . . . . . 7  |-  { x  e.  A  |  -.  ph }  =  { x  |  ( x  e.  A  /\  -.  ph ) }
98eleq2i 2541 . . . . . 6  |-  ( z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } 
<->  z  e.  { x  |  ( x  e.  A  /\  -.  ph ) } )
10 df-sbc 3256 . . . . . . 7  |-  ( [. z  /  x ]. (
x  e.  A  /\  -.  ph )  <->  z  e.  { x  |  ( x  e.  A  /\  -.  ph ) } )
11 sbcan 3298 . . . . . . . 8  |-  ( [. z  /  x ]. (
x  e.  A  /\  -.  ph )  <->  ( [. z  /  x ]. x  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph ) )
12 sbcel1v 3314 . . . . . . . . 9  |-  ( [. z  /  x ]. x  e.  A  <->  z  e.  A
)
1312anbi1i 709 . . . . . . . 8  |-  ( (
[. z  /  x ]. x  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph )  <->  ( z  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph ) )
1411, 13bitri 257 . . . . . . 7  |-  ( [. z  /  x ]. (
x  e.  A  /\  -.  ph )  <->  ( z  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph ) )
1510, 14bitr3i 259 . . . . . 6  |-  ( z  e.  { x  |  ( x  e.  A  /\  -.  ph ) }  <-> 
( z  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph ) )
169, 15bitri 257 . . . . 5  |-  ( z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } 
<->  ( z  e.  A  /\  [. z  /  x ].  -.  ph ) )
1716simprbi 471 . . . 4  |-  ( z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  ->  [. z  /  x ].  -.  ph )
187, 17mprgbir 2771 . . 3  |-  -.  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph
19 bnj110.1 . . . . . . . . 9  |-  A  e. 
_V
2019rabex 4550 . . . . . . . 8  |-  { x  e.  A  |  -.  ph }  e.  _V
2120biantrur 514 . . . . . . 7  |-  ( R  Fr  A  <->  ( {
x  e.  A  |  -.  ph }  e.  _V  /\  R  Fr  A ) )
22 rexnal 2836 . . . . . . . 8  |-  ( E. x  e.  A  -.  ph  <->  -. 
A. x  e.  A  ph )
23 rabn0 3755 . . . . . . . . 9  |-  ( { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/)  <->  E. x  e.  A  -.  ph )
24 ssrab2 3500 . . . . . . . . . 10  |-  { x  e.  A  |  -.  ph }  C_  A
2524biantrur 514 . . . . . . . . 9  |-  ( { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/)  <->  ( {
x  e.  A  |  -.  ph }  C_  A  /\  { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/) ) )
2623, 25bitr3i 259 . . . . . . . 8  |-  ( E. x  e.  A  -.  ph  <->  ( { x  e.  A  |  -.  ph }  C_  A  /\  { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/) ) )
2722, 26bitr3i 259 . . . . . . 7  |-  ( -. 
A. x  e.  A  ph  <->  ( { x  e.  A  |  -.  ph }  C_  A  /\  { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/) ) )
28 fri 4801 . . . . . . 7  |-  ( ( ( { x  e.  A  |  -.  ph }  e.  _V  /\  R  Fr  A )  /\  ( { x  e.  A  |  -.  ph }  C_  A  /\  { x  e.  A  |  -.  ph }  =/=  (/) ) )  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } A. w  e. 
{ x  e.  A  |  -.  ph }  -.  w R z )
2921, 27, 28syl2anb 487 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  -.  A. x  e.  A  ph )  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } A. w  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  -.  w R z )
30 eqid 2471 . . . . . . . 8  |-  { x  e.  A  |  -.  ph }  =  { x  e.  A  |  -.  ph }
3130bnj23 29596 . . . . . . 7  |-  ( A. w  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  -.  w R z  ->  A. y  e.  A  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )
)
32 df-ral 2761 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. y  e.  A  (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  A. y
( y  e.  A  ->  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
3332sbcbii 3311 . . . . . . . . 9  |-  ( [. z  /  x ]. A. y  e.  A  (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  [. z  /  x ]. A. y ( y  e.  A  -> 
( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
34 sbcal 3305 . . . . . . . . . 10  |-  ( [. z  /  x ]. A. y ( y  e.  A  ->  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )
)  <->  A. y [. z  /  x ]. ( y  e.  A  ->  (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
35 sbcimg 3297 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ]. ( y  e.  A  ->  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )  <->  ( [. z  /  x ]. y  e.  A  ->  [. z  /  x ]. ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )
) ) )
362, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( [. z  /  x ]. (
y  e.  A  -> 
( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )  <->  ( [. z  /  x ]. y  e.  A  ->  [. z  /  x ]. ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )
) )
37 nfv 1769 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  F/ x  y  e.  A
3837sbcgf 3319 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ]. y  e.  A  <->  y  e.  A ) )
392, 38ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( [. z  /  x ]. y  e.  A  <->  y  e.  A
)
40 sbcimg 3297 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ]. ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  ( [. z  /  x ]. y R x  ->  [. z  /  x ]. [. y  /  x ]. ph )
) )
412, 40ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( [. z  /  x ]. (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  ( [. z  /  x ]. y R x  ->  [. z  /  x ]. [. y  /  x ]. ph )
)
42 sbcbr2g 4451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ]. y R x  <->  y R [_ z  /  x ]_ x ) )
432, 42ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( [. z  /  x ]. y R x  <->  y R [_ z  /  x ]_ x
)
44 csbvarg 3796 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  e.  _V  ->  [_ z  /  x ]_ x  =  z )
452, 44ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  [_ z  /  x ]_ x  =  z
4645breq2i 4403 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( y R [_ z  /  x ]_ x  <->  y R
z )
4743, 46bitri 257 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( [. z  /  x ]. y R x  <->  y R z )
48 nfsbc1v 3275 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  F/ x [. y  /  x ]. ph
4948sbcgf 3319 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  e.  _V  ->  ( [. z  /  x ]. [. y  /  x ]. ph  <->  [. y  /  x ]. ph ) )
502, 49ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( [. z  /  x ]. [. y  /  x ]. ph  <->  [. y  /  x ]. ph )
5147, 50imbi12i 333 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
[. z  /  x ]. y R x  ->  [. z  /  x ]. [. y  /  x ]. ph )  <->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )
)
5241, 51bitri 257 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( [. z  /  x ]. (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )
)
5339, 52imbi12i 333 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
[. z  /  x ]. y  e.  A  ->  [. z  /  x ]. ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )  <->  ( y  e.  A  ->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )
) )
5436, 53bitri 257 . . . . . . . . . . 11  |-  ( [. z  /  x ]. (
y  e.  A  -> 
( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )  <->  ( y  e.  A  ->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )
) )
5554albii 1699 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. y [. z  /  x ]. ( y  e.  A  ->  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )  <->  A. y
( y  e.  A  ->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
5634, 55bitri 257 . . . . . . . . 9  |-  ( [. z  /  x ]. A. y ( y  e.  A  ->  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )
)  <->  A. y ( y  e.  A  ->  (
y R z  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
5733, 56bitri 257 . . . . . . . 8  |-  ( [. z  /  x ]. A. y  e.  A  (
y R x  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  A. y
( y  e.  A  ->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
58 bnj110.2 . . . . . . . . 9  |-  ( ps  <->  A. y  e.  A  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )
5958sbcbii 3311 . . . . . . . 8  |-  ( [. z  /  x ]. ps  <->  [. z  /  x ]. A. y  e.  A  ( y R x  ->  [. y  /  x ]. ph ) )
60 df-ral 2761 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  A  (
y R z  ->  [. y  /  x ]. ph )  <->  A. y
( y  e.  A  ->  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph ) ) )
6157, 59, 603bitr4i 285 . . . . . . 7  |-  ( [. z  /  x ]. ps  <->  A. y  e.  A  ( y R z  ->  [. y  /  x ]. ph ) )
6231, 61sylibr 217 . . . . . 6  |-  ( A. w  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  -.  w R z  ->  [. z  /  x ]. ps )
6329, 62bnj31 29597 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  -.  A. x  e.  A  ph )  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ps )
64 nfv 1769 . . . . . . . 8  |-  F/ z ( ps  ->  ph )
65 nfsbc1v 3275 . . . . . . . . 9  |-  F/ x [. z  /  x ]. ps
66 nfsbc1v 3275 . . . . . . . . 9  |-  F/ x [. z  /  x ]. ph
6765, 66nfim 2023 . . . . . . . 8  |-  F/ x
( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph )
68 sbceq1a 3266 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  z  ->  ( ps 
<-> 
[. z  /  x ]. ps ) )
69 sbceq1a 3266 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  z  ->  ( ph 
<-> 
[. z  /  x ]. ph ) )
7068, 69imbi12d 327 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  z  ->  (
( ps  ->  ph )  <->  (
[. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) ) )
7164, 67, 70cbvral 3001 . . . . . . 7  |-  ( A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )  <->  A. z  e.  A  ( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) )
72 elrabi 3181 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  ->  z  e.  A
)
7372imim1i 59 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  A  -> 
( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) )  ->  ( z  e. 
{ x  e.  A  |  -.  ph }  ->  (
[. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) ) )
7473ralimi2 2793 . . . . . . 7  |-  ( A. z  e.  A  ( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph )  ->  A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  ( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) )
7571, 74sylbi 200 . . . . . 6  |-  ( A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )  ->  A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  ( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph ) )
76 rexim 2849 . . . . . 6  |-  ( A. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph }  ( [. z  /  x ]. ps  ->  [. z  /  x ]. ph )  ->  ( E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ps  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph )
)
7775, 76syl 17 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )  ->  ( E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ps  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph )
)
7863, 77mpan9 477 . . . 4  |-  ( ( ( R  Fr  A  /\  -.  A. x  e.  A  ph )  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph ) )  ->  E. z  e.  {
x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph )
7978an32s 821 . . 3  |-  ( ( ( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )
)  /\  -.  A. x  e.  A  ph )  ->  E. z  e.  { x  e.  A  |  -.  ph } [. z  /  x ]. ph )
8018, 79mto 181 . 2  |-  -.  (
( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )
)  /\  -.  A. x  e.  A  ph )
81 iman 431 . 2  |-  ( ( ( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )
)  ->  A. x  e.  A  ph )  <->  -.  (
( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph )
)  /\  -.  A. x  e.  A  ph ) )
8280, 81mpbir 214 1  |-  ( ( R  Fr  A  /\  A. x  e.  A  ( ps  ->  ph ) )  ->  A. x  e.  A  ph )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 189    /\ wa 376   A.wal 1450    = wceq 1452    e. wcel 1904   {cab 2457    =/= wne 2641   A.wral 2756   E.wrex 2757   {crab 2760   _Vcvv 3031   [.wsbc 3255   [_csb 3349    C_ wss 3390   (/)c0 3722   class class class wbr 4395    Fr wfr 4795
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1677  ax-4 1690  ax-5 1766  ax-6 1813  ax-7 1859  ax-10 1932  ax-11 1937  ax-12 1950  ax-13 2104  ax-ext 2451  ax-sep 4518
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 377  df-an 378  df-3an 1009  df-tru 1455  df-fal 1458  df-ex 1672  df-nf 1676  df-sb 1806  df-clab 2458  df-cleq 2464  df-clel 2467  df-nfc 2601  df-ne 2643  df-ral 2761  df-rex 2762  df-rab 2765  df-v 3033  df-sbc 3256  df-csb 3350  df-dif 3393  df-un 3395  df-in 3397  df-ss 3404  df-nul 3723  df-if 3873  df-sn 3960  df-pr 3962  df-op 3966  df-br 4396  df-fr 4798
This theorem is referenced by:  bnj157  29742  bnj580  29796  bnj1052  29856  bnj1030  29868  bnj1133  29870
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