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Theorem finsschain 7891
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 21059 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.
StepHypRef Expression
1 sseq1 3485 . . . . . 6  |-  ( a  =  (/)  ->  ( a 
C_  U. A  <->  (/)  C_  U. A
) )
2 sseq1 3485 . . . . . . 7  |-  ( a  =  (/)  ->  ( a 
C_  z  <->  (/)  C_  z
) )
32rexbidv 2936 . . . . . 6  |-  ( a  =  (/)  ->  ( E. z  e.  A  a 
C_  z  <->  E. z  e.  A  (/)  C_  z
) )
41, 3imbi12d 321 . . . . 5  |-  ( a  =  (/)  ->  ( ( a  C_  U. A  ->  E. z  e.  A  a  C_  z )  <->  ( (/)  C_  U. A  ->  E. z  e.  A  (/)  C_  z ) ) )
54imbi2d 317 . . . 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 3485 . . . . . 6  |-  ( a  =  b  ->  (
a  C_  U. A  <->  b  C_  U. A ) )
7 sseq1 3485 . . . . . . 7  |-  ( a  =  b  ->  (
a  C_  z  <->  b  C_  z ) )
87rexbidv 2936 . . . . . 6  |-  ( a  =  b  ->  ( E. z  e.  A  a  C_  z  <->  E. z  e.  A  b  C_  z ) )
96, 8imbi12d 321 . . . . 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 ) ) )
109imbi2d 317 . . . 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 3485 . . . . . 6  |-  ( a  =  ( b  u. 
{ c } )  ->  ( a  C_  U. A  <->  ( b  u. 
{ c } ) 
C_  U. A ) )
12 sseq1 3485 . . . . . . 7  |-  ( a  =  ( b  u. 
{ c } )  ->  ( a  C_  z 
<->  ( b  u.  {
c } )  C_  z ) )
1312rexbidv 2936 . . . . . 6  |-  ( a  =  ( b  u. 
{ c } )  ->  ( E. z  e.  A  a  C_  z 
<->  E. z  e.  A  ( b  u.  {
c } )  C_  z ) )
1411, 13imbi12d 321 . . . . 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 ) ) )
1514imbi2d 317 . . . 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 3485 . . . . . 6  |-  ( a  =  B  ->  (
a  C_  U. A  <->  B  C_  U. A
) )
17 sseq1 3485 . . . . . . 7  |-  ( a  =  B  ->  (
a  C_  z  <->  B  C_  z
) )
1817rexbidv 2936 . . . . . 6  |-  ( a  =  B  ->  ( E. z  e.  A  a  C_  z  <->  E. z  e.  A  B  C_  z
) )
1916, 18imbi12d 321 . . . . 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
) ) )
2019imbi2d 317 . . . 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 3793 . . . . . . . 8  |-  (/)  C_  z
2221rgenw 2783 . . . . . . 7  |-  A. z  e.  A  (/)  C_  z
23 r19.2z 3888 . . . . . . 7  |-  ( ( A  =/=  (/)  /\  A. z  e.  A  (/)  C_  z
)  ->  E. z  e.  A  (/)  C_  z
)
2422, 23mpan2 675 . . . . . 6  |-  ( A  =/=  (/)  ->  E. z  e.  A  (/)  C_  z
)
2524adantr 466 . . . . 5  |-  ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  ->  E. z  e.  A  (/)  C_  z
)
2625a1d 26 . . . 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 )
2827unssad 3643 . . . . . . . 8  |-  ( ( b  u.  { c } )  C_  U. A  ->  b  C_  U. A )
2928imim1i 60 . . . . . . 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 3486 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  w  ->  (
b  C_  z  <->  b  C_  w ) )
3130cbvrexv 3055 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. z  e.  A  b 
C_  z  <->  E. w  e.  A  b  C_  w )
32 simpr 462 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  /\  ( b  u.  { c } ) 
C_  U. A )  -> 
( b  u.  {
c } )  C_  U. A )
3332unssbd 3644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  /\  ( b  u.  { c } ) 
C_  U. A )  ->  { c }  C_  U. A )
34 vex 3083 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  c  e. 
_V
3534snss 4124 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( c  e.  U. A  <->  { c }  C_  U. A )
3633, 35sylibr 215 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  /\  ( b  u.  { c } ) 
C_  U. A )  -> 
c  e.  U. A
)
37 eluni2 4223 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( c  e.  U. A  <->  E. u  e.  A  c  e.  u )
3836, 37sylib 199 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  /\  ( b  u.  { c } ) 
C_  U. A )  ->  E. u  e.  A  c  e.  u )
39 reeanv 2993 . . . . . . . . . . . 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 767 . . . . . . . . . . . . . . . 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 771 . . . . . . . . . . . . . . . 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 770 . . . . . . . . . . . . . . . 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 6593 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( [ C.]  Or  A  /\  (
w  e.  A  /\  u  e.  A )
)  ->  ( w  u.  u )  e.  A
)
4440, 41, 42, 43syl12anc 1262 . . . . . . . . . . . . . . 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 773 . . . . . . . . . . . . . . . 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 772 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 )
4746snssd 4145 . . . . . . . . . . . . . . . 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 3638 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( b  C_  w  /\  { c }  C_  u
)  ->  ( b  u.  { c } ) 
C_  ( w  u.  u ) )
4945, 47, 48syl2anc 665 . . . . . . . . . . . . . . 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 3486 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  ( w  u.  u )  ->  (
( b  u.  {
c } )  C_  z 
<->  ( b  u.  {
c } )  C_  ( w  u.  u
) ) )
5150rspcev 3182 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( w  u.  u
)  e.  A  /\  ( b  u.  {
c } )  C_  ( w  u.  u
) )  ->  E. z  e.  A  ( b  u.  { c } ) 
C_  z )
5244, 49, 51syl2anc 665 . . . . . . . . . . . . . 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 )
5352expr 618 . . . . . . . . . . . . 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 ) )
5453rexlimdvva 2921 . . . . . . . . . . . 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 ) )
5539, 54syl5bir 221 . . . . . . . . . . 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 ) )
5638, 55mpand 679 . . . . . . . . . 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 ) )
5731, 56syl5bi 220 . . . . . . . . 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 ) )
5857ex 435 . . . . . . . 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 ) ) )
5958a2d 29 . . . . . . 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 ) ) )
6029, 59syl5 33 . . . . . 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 ) ) )
6160a2i 14 . . . . 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 ) ) )
6261a1i 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 ) ) ) )
635, 10, 15, 20, 26, 62findcard2 7821 . . 3  |-  ( B  e.  Fin  ->  (
( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  ->  ( B  C_ 
U. A  ->  E. z  e.  A  B  C_  z
) ) )
6463com12 32 . 2  |-  ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  ->  ( B  e.  Fin  ->  ( B  C_ 
U. A  ->  E. z  e.  A  B  C_  z
) ) )
6564imp32 434 1  |-  ( ( ( A  =/=  (/)  /\ [ C.]  Or  A
)  /\  ( B  e.  Fin  /\  B  C_  U. A ) )  ->  E. z  e.  A  B  C_  z )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 370    = wceq 1437    e. wcel 1872    =/= wne 2614   A.wral 2771   E.wrex 2772    u. cun 3434    C_ wss 3436   (/)c0 3761   {csn 3998   U.cuni 4219    Or wor 4773   [ C.] crpss 6585   Fincfn 7581
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1663  ax-4 1676  ax-5 1752  ax-6 1798  ax-7 1843  ax-8 1874  ax-9 1876  ax-10 1891  ax-11 1896  ax-12 1909  ax-13 2057  ax-ext 2401  ax-sep 4546  ax-nul 4555  ax-pow 4602  ax-pr 4660  ax-un 6598
This theorem depends on definitions:  df-bi 188  df-or 371  df-an 372  df-3or 983  df-3an 984  df-tru 1440  df-ex 1658  df-nf 1662  df-sb 1791  df-eu 2273  df-mo 2274  df-clab 2408  df-cleq 2414  df-clel 2417  df-nfc 2568  df-ne 2616  df-ral 2776  df-rex 2777  df-rab 2780  df-v 3082  df-sbc 3300  df-dif 3439  df-un 3441  df-in 3443  df-ss 3450  df-pss 3452  df-nul 3762  df-if 3912  df-pw 3983  df-sn 3999  df-pr 4001  df-tp 4003  df-op 4005  df-uni 4220  df-br 4424  df-opab 4483  df-tr 4519  df-eprel 4764  df-id 4768  df-po 4774  df-so 4775  df-fr 4812  df-we 4814  df-xp 4859  df-rel 4860  df-cnv 4861  df-co 4862  df-dm 4863  df-rn 4864  df-res 4865  df-ima 4866  df-ord 5445  df-on 5446  df-lim 5447  df-suc 5448  df-iota 5565  df-fun 5603  df-fn 5604  df-f 5605  df-f1 5606  df-fo 5607  df-f1o 5608  df-fv 5609  df-rpss 6586  df-om 6708  df-1o 7194  df-er 7375  df-en 7582  df-fin 7585
This theorem is referenced by:  alexsubALTlem2  21062
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