MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  fr3nr Structured version   Unicode version

Theorem fr3nr 6596
Description: A well-founded relation has no 3-cycle loops. Special case of Proposition 6.23 of [TakeutiZaring] p. 30. (Contributed by NM, 10-Apr-1994.) (Revised by Mario Carneiro, 22-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
fr3nr  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  -.  ( B R C  /\  C R D  /\  D R B ) )

Proof of Theorem fr3nr
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 tpex 6580 . . . . . . 7  |-  { B ,  C ,  D }  e.  _V
21a1i 11 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  { B ,  C ,  D }  e.  _V )
3 simpl 457 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  R  Fr  A )
4 df-tp 4015 . . . . . . 7  |-  { B ,  C ,  D }  =  ( { B ,  C }  u.  { D } )
5 simpr1 1001 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  B  e.  A )
6 simpr2 1002 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  C  e.  A )
7 prssi 4167 . . . . . . . . 9  |-  ( ( B  e.  A  /\  C  e.  A )  ->  { B ,  C }  C_  A )
85, 6, 7syl2anc 661 . . . . . . . 8  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  { B ,  C }  C_  A
)
9 simpr3 1003 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  D  e.  A )
109snssd 4156 . . . . . . . 8  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  { D }  C_  A )
118, 10unssd 3662 . . . . . . 7  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( { B ,  C }  u.  { D } ) 
C_  A )
124, 11syl5eqss 3530 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  { B ,  C ,  D }  C_  A )
135tpnzd 4133 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  { B ,  C ,  D }  =/=  (/) )
14 fri 4827 . . . . . 6  |-  ( ( ( { B ,  C ,  D }  e.  _V  /\  R  Fr  A )  /\  ( { B ,  C ,  D }  C_  A  /\  { B ,  C ,  D }  =/=  (/) ) )  ->  E. x  e.  { B ,  C ,  D } A. y  e. 
{ B ,  C ,  D }  -.  y R x )
152, 3, 12, 13, 14syl22anc 1228 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  E. x  e.  { B ,  C ,  D } A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x )
16 breq2 4437 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  B  ->  (
y R x  <->  y R B ) )
1716notbid 294 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  B  ->  ( -.  y R x  <->  -.  y R B ) )
1817ralbidv 2880 . . . . . . 7  |-  ( x  =  B  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x  <->  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R B ) )
19 breq2 4437 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  C  ->  (
y R x  <->  y R C ) )
2019notbid 294 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  C  ->  ( -.  y R x  <->  -.  y R C ) )
2120ralbidv 2880 . . . . . . 7  |-  ( x  =  C  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x  <->  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C ) )
22 breq2 4437 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  D  ->  (
y R x  <->  y R D ) )
2322notbid 294 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  D  ->  ( -.  y R x  <->  -.  y R D ) )
2423ralbidv 2880 . . . . . . 7  |-  ( x  =  D  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x  <->  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D ) )
2518, 21, 24rextpg 4062 . . . . . 6  |-  ( ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A )  ->  ( E. x  e. 
{ B ,  C ,  D } A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x  <->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R B  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D ) ) )
2625adantl 466 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( E. x  e.  { B ,  C ,  D } A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R x  <->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R B  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D ) ) )
2715, 26mpbid 210 . . . 4  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R B  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D ) )
28 snsstp3 4164 . . . . . . 7  |-  { D }  C_  { B ,  C ,  D }
29 snssg 4144 . . . . . . . 8  |-  ( D  e.  A  ->  ( D  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { D }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
309, 29syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( D  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { D }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
3128, 30mpbiri 233 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  D  e.  { B ,  C ,  D } )
32 breq1 4436 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  D  ->  (
y R B  <->  D R B ) )
3332notbid 294 . . . . . . 7  |-  ( y  =  D  ->  ( -.  y R B  <->  -.  D R B ) )
3433rspcv 3190 . . . . . 6  |-  ( D  e.  { B ,  C ,  D }  ->  ( A. y  e. 
{ B ,  C ,  D }  -.  y R B  ->  -.  D R B ) )
3531, 34syl 16 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R B  ->  -.  D R B ) )
36 snsstp1 4162 . . . . . . 7  |-  { B }  C_  { B ,  C ,  D }
37 snssg 4144 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  A  ->  ( B  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { B }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
385, 37syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( B  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { B }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
3936, 38mpbiri 233 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  B  e.  { B ,  C ,  D } )
40 breq1 4436 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  B  ->  (
y R C  <->  B R C ) )
4140notbid 294 . . . . . . 7  |-  ( y  =  B  ->  ( -.  y R C  <->  -.  B R C ) )
4241rspcv 3190 . . . . . 6  |-  ( B  e.  { B ,  C ,  D }  ->  ( A. y  e. 
{ B ,  C ,  D }  -.  y R C  ->  -.  B R C ) )
4339, 42syl 16 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C  ->  -.  B R C ) )
44 snsstp2 4163 . . . . . . 7  |-  { C }  C_  { B ,  C ,  D }
45 snssg 4144 . . . . . . . 8  |-  ( C  e.  A  ->  ( C  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { C }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
466, 45syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( C  e.  { B ,  C ,  D }  <->  { C }  C_  { B ,  C ,  D }
) )
4744, 46mpbiri 233 . . . . . 6  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  C  e.  { B ,  C ,  D } )
48 breq1 4436 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  C  ->  (
y R D  <->  C R D ) )
4948notbid 294 . . . . . . 7  |-  ( y  =  C  ->  ( -.  y R D  <->  -.  C R D ) )
5049rspcv 3190 . . . . . 6  |-  ( C  e.  { B ,  C ,  D }  ->  ( A. y  e. 
{ B ,  C ,  D }  -.  y R D  ->  -.  C R D ) )
5147, 50syl 16 . . . . 5  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D  ->  -.  C R D ) )
5235, 43, 513orim123d 1306 . . . 4  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  (
( A. y  e. 
{ B ,  C ,  D }  -.  y R B  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R C  \/  A. y  e.  { B ,  C ,  D }  -.  y R D )  ->  ( -.  D R B  \/  -.  B R C  \/  -.  C R D ) ) )
5327, 52mpd 15 . . 3  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  ( -.  D R B  \/  -.  B R C  \/  -.  C R D ) )
54 3ianor 989 . . 3  |-  ( -.  ( D R B  /\  B R C  /\  C R D )  <->  ( -.  D R B  \/  -.  B R C  \/  -.  C R D ) )
5553, 54sylibr 212 . 2  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  -.  ( D R B  /\  B R C  /\  C R D ) )
56 3anrot 977 . 2  |-  ( ( D R B  /\  B R C  /\  C R D )  <->  ( B R C  /\  C R D  /\  D R B ) )
5755, 56sylnib 304 1  |-  ( ( R  Fr  A  /\  ( B  e.  A  /\  C  e.  A  /\  D  e.  A
) )  ->  -.  ( B R C  /\  C R D  /\  D R B ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    \/ w3o 971    /\ w3a 972    = wceq 1381    e. wcel 1802    =/= wne 2636   A.wral 2791   E.wrex 2792   _Vcvv 3093    u. cun 3456    C_ wss 3458   (/)c0 3767   {csn 4010   {cpr 4012   {ctp 4014   class class class wbr 4433    Fr wfr 4821
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1603  ax-4 1616  ax-5 1689  ax-6 1732  ax-7 1774  ax-8 1804  ax-9 1806  ax-10 1821  ax-11 1826  ax-12 1838  ax-13 1983  ax-ext 2419  ax-sep 4554  ax-nul 4562  ax-pr 4672  ax-un 6573
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 973  df-3an 974  df-tru 1384  df-ex 1598  df-nf 1602  df-sb 1725  df-clab 2427  df-cleq 2433  df-clel 2436  df-nfc 2591  df-ne 2638  df-ral 2796  df-rex 2797  df-rab 2800  df-v 3095  df-sbc 3312  df-dif 3461  df-un 3463  df-in 3465  df-ss 3472  df-nul 3768  df-if 3923  df-sn 4011  df-pr 4013  df-tp 4015  df-op 4017  df-uni 4231  df-br 4434  df-fr 4824
This theorem is referenced by:  epne3  6597  dfwe2  6598
  Copyright terms: Public domain W3C validator