Theorem grur1a 9244

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		gruina.1	. . . . . 6 |- A = ( U i^i On )
2		inss1 3652	. . . . . 6 |- ( U i^i On ) C_ U
3	1, 2	eqsstri 3462	. . . . 5 |- A C_ U
4		sseq2 3454	. . . . 5 |- ( U = (/) -> ( A C_ U <-> A C_ (/) ) )
5	3, 4	mpbii 215	. . . 4 |- ( U = (/) -> A C_ (/) )
6		ss0 3765	. . . 4 |- ( A C_ (/) -> A = (/) )
7		fveq2 5865	. . . . . 6 |- ( A = (/) -> ( R1 ` A ) = ( R1 ` (/) ) )
8		r10 8239	. . . . . 6 |- ( R1 ` (/) ) = (/)
9	7, 8	syl6eq 2501	. . . . 5 |- ( A = (/) -> ( R1 ` A ) = (/) )
10		0ss 3763	. . . . 5 |- (/) C_ U
11	9, 10	syl6eqss 3482	. . . 4 |- ( A = (/) -> ( R1 ` A ) C_ U )
12	5, 6, 11	3syl 18	. . 3 |- ( U = (/) -> ( R1 ` A ) C_ U )
13	12	a1i 11	. 2 |- ( U e. Univ -> ( U = (/) -> ( R1 ` A ) C_ U ) )
14	1	gruina 9243	. . . . 5 |- ( ( U e. Univ /\ U =/= (/) ) -> A e. Inacc )
15		inawina 9115	. . . . 5 |- ( A e. Inacc -> A e. InaccW )
16		winaon 9113	. . . . . 6 |- ( A e. InaccW -> A e. On )
17		winalim 9120	. . . . . 6 |- ( A e. InaccW -> Lim A )
18		r1lim 8243	. . . . . 6 |- ( ( A e. On /\ Lim A ) -> ( R1 ` A ) = U_ x e. A ( R1 ` x ) )
19	16, 17, 18	syl2anc 667	. . . . 5 |- ( A e. InaccW -> ( R1 ` A ) = U_ x e. A ( R1 ` x ) )
20	14, 15, 19	3syl 18	. . . 4 |- ( ( U e. Univ /\ U =/= (/) ) -> ( R1 ` A ) = U_ x e. A ( R1 ` x ) )
21		inss2 3653	. . . . . . . . . . . 12 |- ( U i^i On ) C_ On
22	1, 21	eqsstri 3462	. . . . . . . . . . 11 |- A C_ On
23	22	sseli 3428	. . . . . . . . . 10 |- ( x e. A -> x e. On )
24		eleq1 2517	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = (/) -> ( x e. A <-> (/) e. A ) )
25		fveq2 5865	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( x = (/) -> ( R1 ` x ) = ( R1 ` (/) ) )
26	25, 8	syl6eq 2501	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = (/) -> ( R1 ` x ) = (/) )
27	26	eleq1d 2513	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = (/) -> ( ( R1 ` x ) e. U <-> (/) e. U ) )
28	24, 27	imbi12d 322	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = (/) -> ( ( x e. A -> ( R1 ` x ) e. U ) <-> ( (/) e. A -> (/) e. U ) ) )
29		eleq1 2517	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = y -> ( x e. A <-> y e. A ) )
30		fveq2 5865	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = y -> ( R1 ` x ) = ( R1 ` y ) )
31	30	eleq1d 2513	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = y -> ( ( R1 ` x ) e. U <-> ( R1 ` y ) e. U ) )
32	29, 31	imbi12d 322	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = y -> ( ( x e. A -> ( R1 ` x ) e. U ) <-> ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) ) )
33		eleq1 2517	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = suc y -> ( x e. A <-> suc y e. A ) )
34		fveq2 5865	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = suc y -> ( R1 ` x ) = ( R1 ` suc y ) )
35	34	eleq1d 2513	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = suc y -> ( ( R1 ` x ) e. U <-> ( R1 ` suc y ) e. U ) )
36	33, 35	imbi12d 322	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = suc y -> ( ( x e. A -> ( R1 ` x ) e. U ) <-> ( suc y e. A -> ( R1 ` suc y ) e. U ) ) )
37	3	sseli 3428	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( (/) e. A -> (/) e. U )
38	37	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 |- ( U e. Univ -> ( (/) e. A -> (/) e. U ) )
39		simpr 463	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> suc y e. A )
40		elelsuc 5495	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( suc y e. A -> suc y e. suc A )
41	3	sseli 3428	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( suc y e. A -> suc y e. U )
42		ne0i 3737	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( suc y e. U -> U =/= (/) )
43	41, 42	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( suc y e. A -> U =/= (/) )
44	14, 15, 16	3syl 18	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( U e. Univ /\ U =/= (/) ) -> A e. On )
45	43, 44	sylan2 477	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> A e. On )
46		eloni 5433	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( A e. On -> Ord A )
47		ordsucelsuc 6649	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( Ord A -> ( y e. A <-> suc y e. suc A ) )
48	45, 46, 47	3syl 18	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> ( y e. A <-> suc y e. suc A ) )
49	40, 48	syl5ibr 225	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> ( suc y e. A -> y e. A ) )
50	39, 49	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> y e. A )
51		grupw 9220	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( U e. Univ /\ ( R1 ` y ) e. U ) -> ~P ( R1 ` y ) e. U )
52	51	ex 436	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( U e. Univ -> ( ( R1 ` y ) e. U -> ~P ( R1 ` y ) e. U ) )
53	52	adantr 467	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> ( ( R1 ` y ) e. U -> ~P ( R1 ` y ) e. U ) )
54		r1suc 8241	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) = ~P ( R1 ` y ) )
55	54	eleq1d 2513	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( y e. On -> ( ( R1 ` suc y ) e. U <-> ~P ( R1 ` y ) e. U ) )
56	55	biimprcd 229	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ~P ( R1 ` y ) e. U -> ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) e. U ) )
57	53, 56	syl6 34	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> ( ( R1 ` y ) e. U -> ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) e. U ) ) )
58	50, 57	embantd 56	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( U e. Univ /\ suc y e. A ) -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) e. U ) ) )
59	58	ex 436	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( U e. Univ -> ( suc y e. A -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) e. U ) ) ) )
60	59	com23 81	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( U e. Univ -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( suc y e. A -> ( y e. On -> ( R1 ` suc y ) e. U ) ) ) )
61	60	com4r 89	. . . . . . . . . . . 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 463	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> x e. A )
63	3	sseli 3428	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( x e. A -> x e. U )
64		ne0i 3737	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( x e. U -> U =/= (/) )
65	63, 64	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( x e. A -> U =/= (/) )
66	65, 44	sylan2 477	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> A e. On )
67		ontr1 5469	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( A e. On -> ( ( y e. x /\ x e. A ) -> y e. A ) )
68		pm2.27 40	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( y e. A -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) )
69	67, 68	syl6 34	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( A e. On -> ( ( y e. x /\ x e. A ) -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) ) )
70	69	expd 438	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( A e. On -> ( y e. x -> ( x e. A -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) ) ) )
71	70	com3r 82	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( x e. A -> ( A e. On -> ( y e. x -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) ) ) )
72	62, 66, 71	sylc 62	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> ( y e. x -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) ) )
73	72	imp 431	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( U e. Univ /\ x e. A ) /\ y e. x ) -> ( ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` y ) e. U ) )
74	73	ralimdva 2796	. . . . . . . . . . . . . . . 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 9224	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( U e. Univ /\ x e. U /\ A. y e. x ( R1 ` y ) e. U ) -> U_ y e. x ( R1 ` y ) e. U )
76	75	3expia 1210	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( U e. Univ /\ x e. U ) -> ( A. y e. x ( R1 ` y ) e. U -> U_ y e. x ( R1 ` y ) e. U ) )
77	63, 76	sylan2 477	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> ( A. y e. x ( R1 ` y ) e. U -> U_ y e. x ( R1 ` y ) e. U ) )
78	74, 77	syld 45	. . . . . . . . . . . . . . 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 3048	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- x e. _V
80		r1lim 8243	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( x e. _V /\ Lim x ) -> ( R1 ` x ) = U_ y e. x ( R1 ` y ) )
81	79, 80	mpan 676	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( Lim x -> ( R1 ` x ) = U_ y e. x ( R1 ` y ) )
82	81	eleq1d 2513	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( Lim x -> ( ( R1 ` x ) e. U <-> U_ y e. x ( R1 ` y ) e. U ) )
83	82	biimprd 227	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( Lim x -> ( U_ y e. x ( R1 ` y ) e. U -> ( R1 ` x ) e. U ) )
84	78, 83	sylan9r 664	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( Lim x /\ ( U e. Univ /\ x e. A ) ) -> ( A. y e. x ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` x ) e. U ) )
85	84	exp32 610	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( Lim x -> ( U e. Univ -> ( x e. A -> ( A. y e. x ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( R1 ` x ) e. U ) ) ) )
86	85	com34 86	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Lim x -> ( U e. Univ -> ( A. y e. x ( y e. A -> ( R1 ` y ) e. U ) -> ( x e. A -> ( R1 ` x ) e. U ) ) ) )
87	28, 32, 36, 38, 61, 86	tfinds2 6690	. . . . . . . . . . 11 |- ( x e. On -> ( U e. Univ -> ( x e. A -> ( R1 ` x ) e. U ) ) )
88	87	com3r 82	. . . . . . . . . 10 |- ( x e. A -> ( x e. On -> ( U e. Univ -> ( R1 ` x ) e. U ) ) )
89	23, 88	mpd 15	. . . . . . . . 9 |- ( x e. A -> ( U e. Univ -> ( R1 ` x ) e. U ) )
90	89	impcom 432	. . . . . . . 8 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> ( R1 ` x ) e. U )
91		gruelss 9219	. . . . . . . 8 |- ( ( U e. Univ /\ ( R1 ` x ) e. U ) -> ( R1 ` x ) C_ U )
92	90, 91	syldan 473	. . . . . . 7 |- ( ( U e. Univ /\ x e. A ) -> ( R1 ` x ) C_ U )
93	92	ralrimiva 2802	. . . . . 6 |- ( U e. Univ -> A. x e. A ( R1 ` x ) C_ U )
94		iunss 4319	. . . . . 6 |- ( U_ x e. A ( R1 ` x ) C_ U <-> A. x e. A ( R1 ` x ) C_ U )
95	93, 94	sylibr 216	. . . . 5 |- ( U e. Univ -> U_ x e. A ( R1 ` x ) C_ U )
96	95	adantr 467	. . . 4 |- ( ( U e. Univ /\ U =/= (/) ) -> U_ x e. A ( R1 ` x ) C_ U )
97	20, 96	eqsstrd 3466	. . 3 |- ( ( U e. Univ /\ U =/= (/) ) -> ( R1 ` A ) C_ U )
98	97	ex 436	. 2 |- ( U e. Univ -> ( U =/= (/) -> ( R1 ` A ) C_ U ) )
99	13, 98	pm2.61dne 2710	1 |- ( U e. Univ -> ( R1 ` A ) C_ U )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 188   /\ wa 371   = wceq 1444   e. wcel 1887   =/= wne 2622   A.wral 2737   _Vcvv 3045   i^i cin 3403   C_ wss 3404   (/)c0 3731   ~Pcpw 3951   U_ciun 4278   Ord word 5422   Oncon0 5423   Lim wlim 5424   suc csuc 5425   ` cfv 5582   R1cr1 8233   InaccWcwina 9107   Inacccina 9108   Univcgru 9215

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1669  ax-4 1682  ax-5 1758  ax-6 1805  ax-7 1851  ax-8 1889  ax-9 1896  ax-10 1915  ax-11 1920  ax-12 1933  ax-13 2091  ax-ext 2431  ax-rep 4515  ax-sep 4525  ax-nul 4534  ax-pow 4581  ax-pr 4639  ax-un 6583  ax-ac2 8893

This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 986  df-3an 987  df-tru 1447  df-ex 1664  df-nf 1668  df-sb 1798  df-eu 2303  df-mo 2304  df-clab 2438  df-cleq 2444  df-clel 2447  df-nfc 2581  df-ne 2624  df-ral 2742  df-rex 2743  df-reu 2744  df-rmo 2745  df-rab 2746  df-v 3047  df-sbc 3268  df-csb 3364  df-dif 3407  df-un 3409  df-in 3411  df-ss 3418  df-pss 3420  df-nul 3732  df-if 3882  df-pw 3953  df-sn 3969  df-pr 3971  df-tp 3973  df-op 3975  df-uni 4199  df-int 4235  df-iun 4280  df-br 4403  df-opab 4462  df-mpt 4463  df-tr 4498  df-eprel 4745  df-id 4749  df-po 4755  df-so 4756  df-fr 4793  df-se 4794  df-we 4795  df-xp 4840  df-rel 4841  df-cnv 4842  df-co 4843  df-dm 4844  df-rn 4845  df-res 4846  df-ima 4847  df-pred 5380  df-ord 5426  df-on 5427  df-lim 5428  df-suc 5429  df-iota 5546  df-fun 5584  df-fn 5585  df-f 5586  df-f1 5587  df-fo 5588  df-f1o 5589  df-fv 5590  df-isom 5591  df-riota 6252  df-ov 6293  df-oprab 6294  df-mpt2 6295  df-om 6693  df-wrecs 7028  df-recs 7090  df-rdg 7128  df-1o 7182  df-er 7363  df-map 7474  df-en 7570  df-dom 7571  df-sdom 7572  df-r1 8235  df-card 8373  df-cf 8375  df-ac 8547  df-wina 9109  df-ina 9110  df-gru 9216

This theorem is referenced by:  grur1  9245