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Theorem filssufilg 20175
Description: A filter is contained in some ultrafilter. This version of filssufil 20176 contains the choice as a hypothesis (in the assumption that  ~P ~P X is well-orderable). (Contributed by Mario Carneiro, 24-May-2015.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
filssufilg  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  E. f  e.  ( UFil `  X
) F  C_  f
)
Distinct variable groups:    f, F    f, X

Proof of Theorem filssufilg
Dummy variables  g  h  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 461 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  ~P ~P X  e.  dom  card )
2 rabss 3577 . . . . 5  |-  ( { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  C_  ~P ~P X  <->  A. g  e.  ( Fil `  X ) ( F  C_  g  ->  g  e.  ~P ~P X ) )
3 filsspw 20115 . . . . . . 7  |-  ( g  e.  ( Fil `  X
)  ->  g  C_  ~P X )
4 selpw 4017 . . . . . . 7  |-  ( g  e.  ~P ~P X  <->  g 
C_  ~P X )
53, 4sylibr 212 . . . . . 6  |-  ( g  e.  ( Fil `  X
)  ->  g  e.  ~P ~P X )
65a1d 25 . . . . 5  |-  ( g  e.  ( Fil `  X
)  ->  ( F  C_  g  ->  g  e.  ~P ~P X ) )
72, 6mprgbir 2828 . . . 4  |-  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  C_  ~P ~P X
8 ssnum 8420 . . . 4  |-  ( ( ~P ~P X  e. 
dom  card  /\  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  C_  ~P ~P X )  ->  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  e.  dom  card )
91, 7, 8sylancl 662 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  e.  dom  card )
10 ssid 3523 . . . . . . 7  |-  F  C_  F
1110jctr 542 . . . . . 6  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  ( F  e.  ( Fil `  X
)  /\  F  C_  F
) )
12 sseq2 3526 . . . . . . 7  |-  ( g  =  F  ->  ( F  C_  g  <->  F  C_  F
) )
1312elrab 3261 . . . . . 6  |-  ( F  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  <->  ( F  e.  ( Fil `  X
)  /\  F  C_  F
) )
1411, 13sylibr 212 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  F  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } )
15 ne0i 3791 . . . . 5  |-  ( F  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  ->  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  =/=  (/) )
1614, 15syl 16 . . . 4  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  =/=  (/) )
1716adantr 465 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  =/=  (/) )
18 simpr1 1002 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  x  C_ 
{ g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } )
19 ssrab 3578 . . . . . . . . . 10  |-  ( x 
C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  <->  ( x  C_  ( Fil `  X )  /\  A. g  e.  x  F  C_  g
) )
2018, 19sylib 196 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  (
x  C_  ( Fil `  X )  /\  A. g  e.  x  F  C_  g ) )
2120simpld 459 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  x  C_  ( Fil `  X
) )
22 simpr2 1003 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  x  =/=  (/) )
23 simpr3 1004 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  -> [ C.]  Or  x )
24 sorpssun 6571 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( [
C.]  Or  x  /\  ( g  e.  x  /\  h  e.  x
) )  ->  (
g  u.  h )  e.  x )
2524ralrimivva 2885 . . . . . . . . 9  |-  ( [ C.]  Or  x  ->  A. g  e.  x  A. h  e.  x  ( g  u.  h )  e.  x
)
2623, 25syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  A. g  e.  x  A. h  e.  x  ( g  u.  h )  e.  x
)
27 filuni 20149 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  C_  ( Fil `  X )  /\  x  =/=  (/)  /\  A. g  e.  x  A. h  e.  x  ( g  u.  h )  e.  x
)  ->  U. x  e.  ( Fil `  X
) )
2821, 22, 26, 27syl3anc 1228 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  U. x  e.  ( Fil `  X
) )
29 n0 3794 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =/=  (/)  <->  E. h  h  e.  x )
30 ssel2 3499 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  h  e.  x )  ->  h  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } )
31 sseq2 3526 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( g  =  h  ->  ( F  C_  g  <->  F  C_  h
) )
3231elrab 3261 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( h  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  <->  ( h  e.  ( Fil `  X
)  /\  F  C_  h
) )
3330, 32sylib 196 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  h  e.  x )  ->  (
h  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  h ) )
3433simprd 463 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  h  e.  x )  ->  F  C_  h )
35 ssuni 4267 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( F  C_  h  /\  h  e.  x )  ->  F  C_  U. x
)
3634, 35sylancom 667 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  h  e.  x )  ->  F  C_ 
U. x )
3736ex 434 . . . . . . . . . 10  |-  ( x 
C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  ->  ( h  e.  x  ->  F  C_ 
U. x ) )
3837exlimdv 1700 . . . . . . . . 9  |-  ( x 
C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  ->  ( E. h  h  e.  x  ->  F  C_  U. x
) )
3929, 38syl5bi 217 . . . . . . . 8  |-  ( x 
C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  ->  ( x  =/=  (/)  ->  F  C_  U. x
) )
4018, 22, 39sylc 60 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  F  C_ 
U. x )
41 sseq2 3526 . . . . . . . 8  |-  ( g  =  U. x  -> 
( F  C_  g  <->  F 
C_  U. x ) )
4241elrab 3261 . . . . . . 7  |-  ( U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  <->  ( U. x  e.  ( Fil `  X
)  /\  F  C_  U. x
) )
4328, 40, 42sylanbrc 664 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
) )  ->  U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } )
4443ex 434 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  ( (
x  C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
)  ->  U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } ) )
4544alrimiv 1695 . . . 4  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  A. x
( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
)  ->  U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } ) )
4645adantr 465 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  A. x
( ( x  C_  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
)  ->  U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } ) )
47 zornn0g 8885 . . 3  |-  ( ( { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  e.  dom  card  /\  {
g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  =/=  (/)  /\  A. x ( ( x 
C_  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  x  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  x
)  ->  U. x  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } ) )  ->  E. f  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g } A. h  e. 
{ g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  -.  f  C.  h
)
489, 17, 46, 47syl3anc 1228 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  E. f  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g } A. h  e.  {
g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  -.  f  C.  h )
49 sseq2 3526 . . . . 5  |-  ( g  =  f  ->  ( F  C_  g  <->  F  C_  f
) )
5049elrab 3261 . . . 4  |-  ( f  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  <->  ( f  e.  ( Fil `  X
)  /\  F  C_  f
) )
5131ralrab 3265 . . . 4  |-  ( A. h  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  -.  f  C.  h  <->  A. h  e.  ( Fil `  X ) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )
52 simpll 753 . . . . . 6  |-  ( ( ( f  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  f
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )  ->  f  e.  ( Fil `  X
) )
53 sstr2 3511 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F 
C_  f  ->  (
f  C_  h  ->  F 
C_  h ) )
5453imim1d 75 . . . . . . . . . 10  |-  ( F 
C_  f  ->  (
( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
)  ->  ( f  C_  h  ->  -.  f  C.  h ) ) )
55 df-pss 3492 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( f 
C.  h  <->  ( f  C_  h  /\  f  =/=  h ) )
5655simplbi2 625 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( f 
C_  h  ->  (
f  =/=  h  -> 
f  C.  h )
)
5756necon1bd 2685 . . . . . . . . . . 11  |-  ( f 
C_  h  ->  ( -.  f  C.  h  -> 
f  =  h ) )
5857a2i 13 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( f  C_  h  ->  -.  f  C.  h )  ->  ( f  C_  h  ->  f  =  h ) )
5954, 58syl6 33 . . . . . . . . 9  |-  ( F 
C_  f  ->  (
( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
)  ->  ( f  C_  h  ->  f  =  h ) ) )
6059ralimdv 2874 . . . . . . . 8  |-  ( F 
C_  f  ->  ( A. h  e.  ( Fil `  X ) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h )  ->  A. h  e.  ( Fil `  X ) ( f  C_  h  ->  f  =  h ) ) )
6160imp 429 . . . . . . 7  |-  ( ( F  C_  f  /\  A. h  e.  ( Fil `  X ) ( F 
C_  h  ->  -.  f  C.  h ) )  ->  A. h  e.  ( Fil `  X ) ( f  C_  h  ->  f  =  h ) )
6261adantll 713 . . . . . 6  |-  ( ( ( f  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  f
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )  ->  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( f  C_  h  ->  f  =  h ) )
63 isufil2 20172 . . . . . 6  |-  ( f  e.  ( UFil `  X
)  <->  ( f  e.  ( Fil `  X
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( f  C_  h  ->  f  =  h ) ) )
6452, 62, 63sylanbrc 664 . . . . 5  |-  ( ( ( f  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  f
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )  ->  f  e.  ( UFil `  X
) )
65 simplr 754 . . . . 5  |-  ( ( ( f  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  f
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )  ->  F  C_  f )
6664, 65jca 532 . . . 4  |-  ( ( ( f  e.  ( Fil `  X )  /\  F  C_  f
)  /\  A. h  e.  ( Fil `  X
) ( F  C_  h  ->  -.  f  C.  h
) )  ->  (
f  e.  ( UFil `  X )  /\  F  C_  f ) )
6750, 51, 66syl2anb 479 . . 3  |-  ( ( f  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g }  /\  A. h  e.  { g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  -.  f  C.  h
)  ->  ( f  e.  ( UFil `  X
)  /\  F  C_  f
) )
6867reximi2 2931 . 2  |-  ( E. f  e.  { g  e.  ( Fil `  X
)  |  F  C_  g } A. h  e. 
{ g  e.  ( Fil `  X )  |  F  C_  g }  -.  f  C.  h  ->  E. f  e.  (
UFil `  X ) F  C_  f )
6948, 68syl 16 1  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  ~P ~P X  e.  dom  card )  ->  E. f  e.  ( UFil `  X
) F  C_  f
)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 973   A.wal 1377   E.wex 1596    e. wcel 1767    =/= wne 2662   A.wral 2814   E.wrex 2815   {crab 2818    u. cun 3474    C_ wss 3476    C. wpss 3477   (/)c0 3785   ~Pcpw 4010   U.cuni 4245    Or wor 4799   dom cdm 4999   ` cfv 5588   [ C.] crpss 6563   cardccrd 8316   Filcfil 20109   UFilcufil 20163
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-rep 4558  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6576
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rmo 2822  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-int 4283  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-se 4839  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-isom 5597  df-riota 6245  df-ov 6287  df-oprab 6288  df-mpt2 6289  df-rpss 6564  df-om 6685  df-recs 7042  df-rdg 7076  df-1o 7130  df-oadd 7134  df-er 7311  df-en 7517  df-dom 7518  df-fin 7520  df-fi 7871  df-card 8320  df-cda 8548  df-fbas 18215  df-fg 18216  df-fil 20110  df-ufil 20165
This theorem is referenced by:  filssufil  20176  numufl  20179
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