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Theorem grur1a 8986
Description: A characterization of Grothendieck universes, part 1. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jun-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
gruina.1  |-  A  =  ( U  i^i  On )
Assertion
Ref Expression
grur1a  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( R1
`  A )  C_  U )

Proof of Theorem grur1a
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gruina.1 . . . . . 6  |-  A  =  ( U  i^i  On )
2 inss1 3570 . . . . . 6  |-  ( U  i^i  On )  C_  U
31, 2eqsstri 3386 . . . . 5  |-  A  C_  U
4 sseq2 3378 . . . . 5  |-  ( U  =  (/)  ->  ( A 
C_  U  <->  A  C_  (/) ) )
53, 4mpbii 211 . . . 4  |-  ( U  =  (/)  ->  A  C_  (/) )
6 ss0 3668 . . . 4  |-  ( A 
C_  (/)  ->  A  =  (/) )
7 fveq2 5691 . . . . . 6  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  =  ( R1 `  (/) ) )
8 r10 7975 . . . . . 6  |-  ( R1
`  (/) )  =  (/)
97, 8syl6eq 2491 . . . . 5  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  =  (/) )
10 0ss 3666 . . . . 5  |-  (/)  C_  U
119, 10syl6eqss 3406 . . . 4  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
125, 6, 113syl 20 . . 3  |-  ( U  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
1312a1i 11 . 2  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( U  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U ) )
141gruina 8985 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  A  e.  Inacc )
15 inawina 8857 . . . . 5  |-  ( A  e.  Inacc  ->  A  e.  InaccW )
16 winaon 8855 . . . . . 6  |-  ( A  e.  InaccW  ->  A  e.  On )
17 winalim 8862 . . . . . 6  |-  ( A  e.  InaccW  ->  Lim  A )
18 r1lim 7979 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  Lim  A )  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
1916, 17, 18syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( A  e.  InaccW  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
2014, 15, 193syl 20 . . . 4  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
21 inss2 3571 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U  i^i  On )  C_  On
221, 21eqsstri 3386 . . . . . . . . . . 11  |-  A  C_  On
2322sseli 3352 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  A  ->  x  e.  On )
24 eleq1 2503 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  (/)  ->  ( x  e.  A  <->  (/)  e.  A
) )
25 fveq2 5691 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  (/)  ->  ( R1
`  x )  =  ( R1 `  (/) ) )
2625, 8syl6eq 2491 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  (/)  ->  ( R1
`  x )  =  (/) )
2726eleq1d 2509 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( R1 `  x )  e.  U  <->  (/)  e.  U
) )
2824, 27imbi12d 320 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( x  e.  A  -> 
( R1 `  x
)  e.  U )  <-> 
( (/)  e.  A  ->  (/) 
e.  U ) ) )
29 eleq1 2503 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  y  ->  (
x  e.  A  <->  y  e.  A ) )
30 fveq2 5691 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  y  ->  ( R1 `  x )  =  ( R1 `  y
) )
3130eleq1d 2509 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  y  ->  (
( R1 `  x
)  e.  U  <->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
3229, 31imbi12d 320 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  e.  A  ->  ( R1 `  x
)  e.  U )  <-> 
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U ) ) )
33 eleq1 2503 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( x  e.  A  <->  suc  y  e.  A ) )
34 fveq2 5691 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( R1 `  x
)  =  ( R1
`  suc  y )
)
3534eleq1d 2509 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( ( R1 `  x )  e.  U  <->  ( R1 `  suc  y
)  e.  U ) )
3633, 35imbi12d 320 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( ( x  e.  A  ->  ( R1 `  x )  e.  U
)  <->  ( suc  y  e.  A  ->  ( R1
`  suc  y )  e.  U ) ) )
373sseli 3352 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (/)  e.  A  ->  (/)  e.  U
)
3837a1i 11 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( (/)  e.  A  ->  (/)  e.  U
) )
39 simpr 461 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  suc  y  e.  A
)
40 elelsuc 4791 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( suc  y  e.  A  ->  suc  y  e.  suc  A )
413sseli 3352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( suc  y  e.  A  ->  suc  y  e.  U
)
42 ne0i 3643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( suc  y  e.  U  ->  U  =/=  (/) )
4341, 42syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( suc  y  e.  A  ->  U  =/=  (/) )
4414, 15, 163syl 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  A  e.  On )
4543, 44sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  A  e.  On )
46 eloni 4729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( A  e.  On  ->  Ord  A )
47 ordsucelsuc 6433 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( Ord 
A  ->  ( y  e.  A  <->  suc  y  e.  suc  A ) )
4845, 46, 473syl 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( y  e.  A  <->  suc  y  e.  suc  A
) )
4940, 48syl5ibr 221 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  y  e.  A ) )
5039, 49mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  y  e.  A )
51 grupw 8962 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  ( R1 `  y )  e.  U )  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U )
5251ex 434 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U ) )
5352adantr 465 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U
) )
54 r1suc 7977 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  =  ~P ( R1
`  y ) )
5554eleq1d 2509 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  e.  On  ->  (
( R1 `  suc  y )  e.  U  <->  ~P ( R1 `  y
)  e.  U ) )
5655biimprcd 225 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ~P ( R1 `  y
)  e.  U  -> 
( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U
) )
5753, 56syl6 33 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U
) ) )
5850, 57embantd 54 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 ` 
suc  y )  e.  U ) ) )
5958ex 434 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( suc  y  e.  A  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 ` 
suc  y )  e.  U ) ) ) )
6059com23 78 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( ( y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U ) ) ) )
6160com4r 86 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  (
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  ( R1
`  suc  y )  e.  U ) ) ) )
62 simpr 461 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  x  e.  A )
633sseli 3352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  e.  A  ->  x  e.  U )
64 ne0i 3643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  e.  U  ->  U  =/=  (/) )
6563, 64syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( x  e.  A  ->  U  =/=  (/) )
6665, 44sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  A  e.  On )
67 ontr1 4765 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( A  e.  On  ->  (
( y  e.  x  /\  x  e.  A
)  ->  y  e.  A ) )
68 pm2.27 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  e.  A  ->  (
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
6967, 68syl6 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( A  e.  On  ->  (
( y  e.  x  /\  x  e.  A
)  ->  ( (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) )
7069expd 436 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( A  e.  On  ->  (
y  e.  x  -> 
( x  e.  A  ->  ( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) ) )
7170com3r 79 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( x  e.  A  ->  ( A  e.  On  ->  ( y  e.  x  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) ) )
7262, 66, 71sylc 60 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  (
y  e.  x  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) )
7372imp 429 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  /\  y  e.  x
)  ->  ( (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7473ralimdva 2794 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
75 gruiun 8966 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  U  /\  A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
)
76753expia 1189 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  U )  ->  ( A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7763, 76sylan2 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7874, 77syld 44 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
79 vex 2975 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  x  e. 
_V
80 r1lim 7979 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( x  e.  _V  /\  Lim  x )  ->  ( R1 `  x )  = 
U_ y  e.  x  ( R1 `  y ) )
8179, 80mpan 670 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( Lim  x  ->  ( R1 `  x )  =  U_ y  e.  x  ( R1 `  y ) )
8281eleq1d 2509 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( Lim  x  ->  ( ( R1 `  x )  e.  U  <->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
8382biimprd 223 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Lim  x  ->  ( U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) )
8478, 83sylan9r 658 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Lim  x  /\  ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A ) )  -> 
( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) )
8584exp32 605 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( Lim  x  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( x  e.  A  ->  ( A. y  e.  x  (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) ) ) )
8685com34 83 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( Lim  x  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( A. y  e.  x  (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( x  e.  A  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) ) ) )
8728, 32, 36, 38, 61, 86tfinds2 6474 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  (
x  e.  A  -> 
( R1 `  x
)  e.  U ) ) )
8887com3r 79 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  A  ->  (
x  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( R1 `  x )  e.  U ) ) )
8923, 88mpd 15 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  A  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( R1 `  x )  e.  U ) )
9089impcom 430 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( R1 `  x )  e.  U )
91 gruelss 8961 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  ( R1 `  x )  e.  U )  ->  ( R1 `  x )  C_  U )
9290, 91syldan 470 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( R1 `  x )  C_  U )
9392ralrimiva 2799 . . . . . 6  |-  ( U  e.  Univ  ->  A. x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
94 iunss 4211 . . . . . 6  |-  ( U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U 
<-> 
A. x  e.  A  ( R1 `  x ) 
C_  U )
9593, 94sylibr 212 . . . . 5  |-  ( U  e.  Univ  ->  U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
9695adantr 465 . . . 4  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
9720, 96eqsstrd 3390 . . 3  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  ( R1 `  A )  C_  U )
9897ex 434 . 2  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( U  =/=  (/)  ->  ( R1 `  A )  C_  U
) )
9913, 98pm2.61dne 2688 1  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756    =/= wne 2606   A.wral 2715   _Vcvv 2972    i^i cin 3327    C_ wss 3328   (/)c0 3637   ~Pcpw 3860   U_ciun 4171   Ord word 4718   Oncon0 4719   Lim wlim 4720   suc csuc 4721   ` cfv 5418   R1cr1 7969   InaccWcwina 8849   Inacccina 8850   Univcgru 8957
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-rep 4403  ax-sep 4413  ax-nul 4421  ax-pow 4470  ax-pr 4531  ax-un 6372  ax-ac2 8632
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2568  df-ne 2608  df-ral 2720  df-rex 2721  df-reu 2722  df-rmo 2723  df-rab 2724  df-v 2974  df-sbc 3187  df-csb 3289  df-dif 3331  df-un 3333  df-in 3335  df-ss 3342  df-pss 3344  df-nul 3638  df-if 3792  df-pw 3862  df-sn 3878  df-pr 3880  df-tp 3882  df-op 3884  df-uni 4092  df-int 4129  df-iun 4173  df-br 4293  df-opab 4351  df-mpt 4352  df-tr 4386  df-eprel 4632  df-id 4636  df-po 4641  df-so 4642  df-fr 4679  df-se 4680  df-we 4681  df-ord 4722  df-on 4723  df-lim 4724  df-suc 4725  df-xp 4846  df-rel 4847  df-cnv 4848  df-co 4849  df-dm 4850  df-rn 4851  df-res 4852  df-ima 4853  df-iota 5381  df-fun 5420  df-fn 5421  df-f 5422  df-f1 5423  df-fo 5424  df-f1o 5425  df-fv 5426  df-isom 5427  df-riota 6052  df-ov 6094  df-oprab 6095  df-mpt2 6096  df-om 6477  df-recs 6832  df-rdg 6866  df-1o 6920  df-er 7101  df-map 7216  df-en 7311  df-dom 7312  df-sdom 7313  df-r1 7971  df-card 8109  df-cf 8111  df-ac 8286  df-wina 8851  df-ina 8852  df-gru 8958
This theorem is referenced by:  grur1  8987
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