Theorem finsschain 7827

Description: A finite subset of the union of a superset chain is a subset of some element of the chain. A useful preliminary result for alexsub 20308 and others. (Contributed by Jeff Hankins, 25-Jan-2010.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 11-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 18-May-2015.)

Assertion

Ref	Expression
finsschain	|- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( B e. Fin /\ B C_ U. A ) ) -> E. z e. A B C_ z )

Distinct variable groups:   z, A   z, B

Proof of Theorem finsschain

Dummy variables a b c u w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		sseq1 3525	. . . . . 6 |- ( a = (/) -> ( a C_ U. A <-> (/) C_ U. A ) )
2		sseq1 3525	. . . . . . 7 |- ( a = (/) -> ( a C_ z <-> (/) C_ z ) )
3	2	rexbidv 2973	. . . . . 6 |- ( a = (/) -> ( E. z e. A a C_ z <-> E. z e. A (/) C_ z ) )
4	1, 3	imbi12d 320	. . . . 5 |- ( a = (/) -> ( ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) <-> ( (/) C_ U. A -> E. z e. A (/) C_ z ) ) )
5	4	imbi2d 316	. . . 4 |- ( a = (/) -> ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) ) <-> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( (/) C_ U. A -> E. z e. A (/) C_ z ) ) ) )
6		sseq1 3525	. . . . . 6 |- ( a = b -> ( a C_ U. A <-> b C_ U. A ) )
7		sseq1 3525	. . . . . . 7 |- ( a = b -> ( a C_ z <-> b C_ z ) )
8	7	rexbidv 2973	. . . . . 6 |- ( a = b -> ( E. z e. A a C_ z <-> E. z e. A b C_ z ) )
9	6, 8	imbi12d 320	. . . . 5 |- ( a = b -> ( ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) <-> ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) ) )
10	9	imbi2d 316	. . . 4 |- ( a = b -> ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) ) <-> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) ) ) )
11		sseq1 3525	. . . . . 6 |- ( a = ( b u. { c } ) -> ( a C_ U. A <-> ( b u. { c } ) C_ U. A ) )
12		sseq1 3525	. . . . . . 7 |- ( a = ( b u. { c } ) -> ( a C_ z <-> ( b u. { c } ) C_ z ) )
13	12	rexbidv 2973	. . . . . 6 |- ( a = ( b u. { c } ) -> ( E. z e. A a C_ z <-> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
14	11, 13	imbi12d 320	. . . . 5 |- ( a = ( b u. { c } ) -> ( ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) <-> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) )
15	14	imbi2d 316	. . . 4 |- ( a = ( b u. { c } ) -> ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) ) <-> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) ) )
16		sseq1 3525	. . . . . 6 |- ( a = B -> ( a C_ U. A <-> B C_ U. A ) )
17		sseq1 3525	. . . . . . 7 |- ( a = B -> ( a C_ z <-> B C_ z ) )
18	17	rexbidv 2973	. . . . . 6 |- ( a = B -> ( E. z e. A a C_ z <-> E. z e. A B C_ z ) )
19	16, 18	imbi12d 320	. . . . 5 |- ( a = B -> ( ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) <-> ( B C_ U. A -> E. z e. A B C_ z ) ) )
20	19	imbi2d 316	. . . 4 |- ( a = B -> ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( a C_ U. A -> E. z e. A a C_ z ) ) <-> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( B C_ U. A -> E. z e. A B C_ z ) ) ) )
21		0ss 3814	. . . . . . . 8 |- (/) C_ z
22	21	rgenw 2825	. . . . . . 7 |- A. z e. A (/) C_ z
23		r19.2z 3917	. . . . . . 7 |- ( ( A =/= (/) /\ A. z e. A (/) C_ z ) -> E. z e. A (/) C_ z )
24	22, 23	mpan2 671	. . . . . 6 |- ( A =/= (/) -> E. z e. A (/) C_ z )
25	24	adantr 465	. . . . 5 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> E. z e. A (/) C_ z )
26	25	a1d 25	. . . 4 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( (/) C_ U. A -> E. z e. A (/) C_ z ) )
27		id 22	. . . . . . . . 9 |- ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> ( b u. { c } ) C_ U. A )
28	27	unssad 3681	. . . . . . . 8 |- ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> b C_ U. A )
29	28	imim1i 58	. . . . . . 7 |- ( ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) )
30		sseq2 3526	. . . . . . . . . . 11 |- ( z = w -> ( b C_ z <-> b C_ w ) )
31	30	cbvrexv 3089	. . . . . . . . . 10 |- ( E. z e. A b C_ z <-> E. w e. A b C_ w )
32		simpr 461	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> ( b u. { c } ) C_ U. A )
33	32	unssbd 3682	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> { c } C_ U. A )
34		vex 3116	. . . . . . . . . . . . . 14 |- c e. _V
35	34	snss 4151	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( c e. U. A <-> { c } C_ U. A )
36	33, 35	sylibr 212	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> c e. U. A )
37		eluni2 4249	. . . . . . . . . . . 12 |- ( c e. U. A <-> E. u e. A c e. u )
38	36, 37	sylib 196	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> E. u e. A c e. u )
39		reeanv 3029	. . . . . . . . . . . 12 |- ( E. u e. A E. w e. A ( c e. u /\ b C_ w ) <-> ( E. u e. A c e. u /\ E. w e. A b C_ w ) )
40		simpllr 758	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> [ C.] Or A )
41		simprlr 762	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> w e. A )
42		simprll 761	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> u e. A )
43		sorpssun 6571	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( [ C.] Or A /\ ( w e. A /\ u e. A ) ) -> ( w u. u ) e. A )
44	40, 41, 42, 43	syl12anc 1226	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> ( w u. u ) e. A )
45		simprrr 764	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> b C_ w )
46		simprrl 763	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> c e. u )
47	46	snssd 4172	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> { c } C_ u )
48		unss12 3676	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( b C_ w /\ { c } C_ u ) -> ( b u. { c } ) C_ ( w u. u ) )
49	45, 47, 48	syl2anc 661	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> ( b u. { c } ) C_ ( w u. u ) )
50		sseq2 3526	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z = ( w u. u ) -> ( ( b u. { c } ) C_ z <-> ( b u. { c } ) C_ ( w u. u ) ) )
51	50	rspcev 3214	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( w u. u ) e. A /\ ( b u. { c } ) C_ ( w u. u ) ) -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z )
52	44, 49, 51	syl2anc 661	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( ( u e. A /\ w e. A ) /\ ( c e. u /\ b C_ w ) ) ) -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z )
53	52	expr 615	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) /\ ( u e. A /\ w e. A ) ) -> ( ( c e. u /\ b C_ w ) -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
54	53	rexlimdvva 2962	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> ( E. u e. A E. w e. A ( c e. u /\ b C_ w ) -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
55	39, 54	syl5bir 218	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> ( ( E. u e. A c e. u /\ E. w e. A b C_ w ) -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
56	38, 55	mpand 675	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> ( E. w e. A b C_ w -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
57	31, 56	syl5bi 217	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( b u. { c } ) C_ U. A ) -> ( E. z e. A b C_ z -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) )
58	57	ex 434	. . . . . . . 8 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> ( E. z e. A b C_ z -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) )
59	58	a2d 26	. . . . . . 7 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) )
60	29, 59	syl5 32	. . . . . 6 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) )
61	60	a2i 13	. . . . 5 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) ) -> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) )
62	61	a1i 11	. . . 4 |- ( b e. Fin -> ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( b C_ U. A -> E. z e. A b C_ z ) ) -> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( ( b u. { c } ) C_ U. A -> E. z e. A ( b u. { c } ) C_ z ) ) ) )
63	5, 10, 15, 20, 26, 62	findcard2 7760	. . 3 |- ( B e. Fin -> ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( B C_ U. A -> E. z e. A B C_ z ) ) )
64	63	com12 31	. 2 |- ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) -> ( B e. Fin -> ( B C_ U. A -> E. z e. A B C_ z ) ) )
65	64	imp32 433	1 |- ( ( ( A =/= (/) /\ [ C.] Or A ) /\ ( B e. Fin /\ B C_ U. A ) ) -> E. z e. A B C_ z )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 369   = wceq 1379   e. wcel 1767   =/= wne 2662   A.wral 2814   E.wrex 2815   u. cun 3474   C_ wss 3476   (/)c0 3785   {csn 4027   U.cuni 4245   Or wor 4799   [ C.] crpss 6563   Fincfn 7516

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-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-ral 2819  df-rex 2820  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  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-br 4448  df-opab 4506  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  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-rpss 6564  df-om 6685  df-1o 7130  df-er 7311  df-en 7517  df-fin 7520

This theorem is referenced by:  alexsubALTlem2  20311