HomeHome Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Related theorems
Unicode version

Theorem zorn 4807
Description: Zorn's Lemma. If the union of every chain (with respect to inclusion) in a set belongs to the set, then the set contains a maximal element. This theorem is equivalent to the Axiom of Choice. Theorem 6M of [Enderton] p. 151. See zorn2 4806 for a version with general partial orderings.
Hypothesis
Ref Expression
zorn2.1 |- A e. V
Assertion
Ref Expression
zorn |- (A.z((z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)) -> U.z e. A) -> E.x e. A A.y e. A -. x (. y)
Distinct variable group:   x,y,z,A

Proof of Theorem zorn
StepHypRef Expression
1 df-so 2856 . . . . . . . 8 |- ({<.w, v>. | w (. v} Or z <-> ({<.w, v>. | w (. v} Po z /\ A.x e. z A.y e. z (x{<.w, v>. | w (. v}y \/ x = y \/ y{<.w, v>. | w (. v}x)))
21pm3.27bi 326 . . . . . . 7 |- ({<.w, v>. | w (. v} Or z -> A.x e. z A.y e. z (x{<.w, v>. | w (. v}y \/ x = y \/ y{<.w, v>. | w (. v}x))
3 zornlem 4805 . . . . . . . . . 10 |- (x{<.w, v>. | w (. v}y <-> x (. y)
4 pm4.2 170 . . . . . . . . . 10 |- (x = y <-> x = y)
5 zornlem 4805 . . . . . . . . . 10 |- (y{<.w, v>. | w (. v}x <-> y (. x)
63, 4, 53orbi123i 825 . . . . . . . . 9 |- ((x{<.w, v>. | w (. v}y \/ x = y \/ y{<.w, v>. | w (. v}x) <-> (x (. y \/ x = y \/ y (. x))
7 sspsstri 2151 . . . . . . . . 9 |- ((x (_ y \/ y (_ x) <-> (x (. y \/ x = y \/ y (. x))
86, 7bitr4 176 . . . . . . . 8 |- ((x{<.w, v>. | w (. v}y \/ x = y \/ y{<.w, v>. | w (. v}x) <-> (x (_ y \/ y (_ x))
982ralbii 1672 . . . . . . 7 |- (A.x e. z A.y e. z (x{<.w, v>. | w (. v}y \/ x = y \/ y{<.w, v>. | w (. v}x) <-> A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x))
102, 9sylib 198 . . . . . 6 |- ({<.w, v>. | w (. v} Or z -> A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x))
1110anim2i 335 . . . . 5 |- ((z (_ A /\ {<.w, v>. | w (. v} Or z) -> (z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)))
12 risset 1688 . . . . . 6 |- (U.z e. A <-> E.x e. A x = U.z)
13 eqimss2 2113 . . . . . . . . 9 |- (x = U.z -> U.z (_ x)
14 unissb 2532 . . . . . . . . 9 |- (U.z (_ x <-> A.u e. z u (_ x)
1513, 14sylib 198 . . . . . . . 8 |- (x = U.z -> A.u e. z u (_ x)
16 zornlem 4805 . . . . . . . . . . 11 |- (u{<.w, v>. | w (. v}x <-> u (. x)
1716orbi1i 256 . . . . . . . . . 10 |- ((u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x) <-> (u (. x \/ u = x))
18 sspss 2148 . . . . . . . . . 10 |- (u (_ x <-> (u (. x \/ u = x))
1917, 18bitr4 176 . . . . . . . . 9 |- ((u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x) <-> u (_ x)
2019ralbii 1670 . . . . . . . 8 |- (A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x) <-> A.u e. z u (_ x)
2115, 20sylibr 200 . . . . . . 7 |- (x = U.z -> A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x))
2221r19.22si 1737 . . . . . 6 |- (E.x e. A x = U.z -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x))
2312, 22sylbi 199 . . . . 5 |- (U.z e. A -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x))
2411, 23imim12i 18 . . . 4 |- (((z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)) -> U.z e. A) -> ((z (_ A /\ {<.w, v>. | w (. v} Or z) -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x)))
252419.20i 994 . . 3 |- (A.z((z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)) -> U.z e. A) -> A.z((z (_ A /\ {<.w, v>. | w (. v} Or z) -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x)))
26 pssirr 2149 . . . . . . . . 9 |- -. u (. u
27 zornlem 4805 . . . . . . . . 9 |- (u{<.w, v>. | w (. v}u <-> u (. u)
2826, 27mtbir 192 . . . . . . . 8 |- -. u{<.w, v>. | w (. v}u
29 psstr 2153 . . . . . . . . . 10 |- ((u (. y /\ y (. x) -> u (. x)
3029, 16sylibr 200 . . . . . . . . 9 |- ((u (. y /\ y (. x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x)
31 zornlem 4805 . . . . . . . . 9 |- (u{<.w, v>. | w (. v}y <-> u (. y)
3230, 31, 5syl2anb 457 . . . . . . . 8 |- ((u{<.w, v>. | w (. v}y /\ y{<.w, v>. | w (. v}x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x)
3328, 32pm3.2i 285 . . . . . . 7 |- (-. u{<.w, v>. | w (. v}u /\ ((u{<.w, v>. | w (. v}y /\ y{<.w, v>. | w (. v}x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x))
3433a1i 8 . . . . . 6 |- ((u e. A /\ y e. A /\ x e. A) -> (-. u{<.w, v>. | w (. v}u /\ ((u{<.w, v>. | w (. v}y /\ y{<.w, v>. | w (. v}x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x)))
3534rgen3 1727 . . . . 5 |- A.u e. A A.y e. A A.x e. A (-. u{<.w, v>. | w (. v}u /\ ((u{<.w, v>. | w (. v}y /\ y{<.w, v>. | w (. v}x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x))
36 df-po 2846 . . . . 5 |- ({<.w, v>. | w (. v} Po A <-> A.u e. A A.y e. A A.x e. A (-. u{<.w, v>. | w (. v}u /\ ((u{<.w, v>. | w (. v}y /\ y{<.w, v>. | w (. v}x) -> u{<.w, v>. | w (. v}x)))
3735, 36mpbir 190 . . . 4 |- {<.w, v>. | w (. v} Po A
38 zorn2.1 . . . . 5 |- A e. V
3938zorn2 4806 . . . 4 |- (({<.w, v>. | w (. v} Po A /\ A.z((z (_ A /\ {<.w, v>. | w (. v} Or z) -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x))) -> E.x e. A A.y e. A -. x{<.w, v>. | w (. v}y)
4037, 39mpan 697 . . 3 |- (A.z((z (_ A /\ {<.w, v>. | w (. v} Or z) -> E.x e. A A.u e. z (u{<.w, v>. | w (. v}x \/ u = x)) -> E.x e. A A.y e. A -. x{<.w, v>. | w (. v}y)
4125, 40syl 10 . 2 |- (A.z((z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)) -> U.z e. A) -> E.x e. A A.y e. A -. x{<.w, v>. | w (. v}y)
423negbii 187 . . . 4 |- (-. x{<.w, v>. | w (. v}y <-> -. x (. y)
4342ralbii 1670 . . 3 |- (A.y e. A -. x{<.w, v>. | w (. v}y <-> A.y e. A -. x (. y)
4443rexbii 1671 . 2 |- (E.x e. A A.y e. A -. x{<.w, v>. | w (. v}y <-> E.x e. A A.y e. A -. x (. y)
4541, 44sylib 198 1 |- (A.z((z (_ A /\ A.x e. z A.y e. z (x (_ y \/ y (_ x)) -> U.z e. A) -> E.x e. A A.y e. A -. x (. y)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  -. wn 2   -> wi 3   \/ wo 222   /\ wa 223   \/ w3o 776   /\ w3a 777  A.wal 956   = wceq 958   e. wcel 960  A.wral 1648  E.wrex 1649  Vcvv 1814   (_ wss 2050   (. wpss 2051  U.cuni 2507   class class class wbr 2624  {copab 2671   Po wpo 2844   Or wor 2845
This theorem is referenced by:  infxpidmlem9 7561
This theorem was proved from axioms:  ax-1 4  ax-2 5  ax-3 6  ax-mp 7  ax-7 964  ax-gen 965  ax-8 966  ax-9 967  ax-10 968  ax-11 969  ax-12 970  ax-13 971  ax-14 972  ax-17 973  ax-4 975  ax-5o 977  ax-6o 980  ax-9o 1125  ax-10o 1142  ax-16 1212  ax-11o 1220  ax-ext 1462  ax-rep 2698  ax-sep 2708  ax-nul 2715  ax-pow 2748  ax-pr 2785  ax-un 2872  ax-ac 4754
This theorem depends on definitions:  df-bi 147  df-or 224  df-an 225  df-3or 778  df-3an 779  df-ex 983  df-sb 1174  df-eu 1384  df-mo 1385  df-clab 1467  df-cleq 1472  df-clel 1475  df-ne 1590  df-ral 1652  df-rex 1653  df-reu 1654  df-rab 1655  df-v 1815  df-sbc 1945  df-dif 2052  df-un 2053  df-in 2054  df-ss 2056  df-pss 2058  df-nul 2284  df-pw 2406  df-sn 2416  df-pr 2417  df-tp 2419  df-op 2420  df-uni 2508  df-int 2538  df-iun 2572  df-br 2625  df-opab 2672  df-tr 2686  df-eprel 2838  df-id 2841  df-po 2846  df-so 2856  df-fr 2923  df-we 2940  df-ord 2957  df-on 2958  df-suc 2960  df-xp 3190  df-rel 3191  df-cnv 3192  df-co 3193  df-dm 3194  df-rn 3195  df-res 3196  df-ima 3197  df-fun 3198  df-fn 3199  df-f 3200  df-f1 3201  df-fo 3202  df-f1o 3203  df-fv 3204  df-iso 3205
Copyright terms: Public domain