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Theorem fin1a2s 9274
Description: An II-infinite set can have an I-infinite part broken off and remain II-infinite. (Contributed by Stefan O'Rear, 8-Nov-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 17-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
fin1a2s ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → 𝐴 ∈ FinII)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝑉

Proof of Theorem fin1a2s
Dummy variable 𝑐 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elpwi 4201 . . . 4 (𝑐 ∈ 𝒫 𝒫 𝐴𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴)
2 fin12 9273 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ Fin → 𝑥 ∈ FinII)
3 fin23 9249 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ FinII𝑥 ∈ FinIII)
42, 3syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ Fin → 𝑥 ∈ FinIII)
5 fin23 9249 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝑥) ∈ FinII → (𝐴𝑥) ∈ FinIII)
64, 5orim12i 537 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → (𝑥 ∈ FinIII ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinIII))
76ralimi 2981 . . . . . . . 8 (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ FinIII ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinIII))
8 fin1a2lem8 9267 . . . . . . . 8 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ FinIII ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinIII)) → 𝐴 ∈ FinIII)
97, 8sylan2 490 . . . . . . 7 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → 𝐴 ∈ FinIII)
109adantr 480 . . . . . 6 (((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) → 𝐴 ∈ FinIII)
11 simplrl 817 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → 𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴)
12 simprrr 822 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) → [] Or 𝑐)
1312adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → [] Or 𝑐)
14 simprl 809 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → ¬ 𝑐𝑐)
15 simplrl 817 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → 𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴)
16 ssralv 3699 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ∀𝑥𝑐 (𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)))
1715, 16syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ∀𝑥𝑐 (𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)))
18 idd 24 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ 𝑥𝑐) → (𝑥 ∈ Fin → 𝑥 ∈ Fin))
19 fin1a2lem13 9272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ [] Or 𝑐 ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ (¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐)) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII)
2019ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ [] Or 𝑐 ∧ ¬ 𝑐𝑐) → ((¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII))
21203expa 1284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ [] Or 𝑐) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → ((¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII))
2221adantlrl 756 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐)) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → ((¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII))
2322adantll 750 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → ((¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII))
2423imp 444 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ (¬ 𝑥 ∈ Fin ∧ 𝑥𝑐)) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII)
2524ancom2s 861 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ (𝑥𝑐 ∧ ¬ 𝑥 ∈ Fin)) → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII)
2625expr 642 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ 𝑥𝑐) → (¬ 𝑥 ∈ Fin → ¬ (𝐴𝑥) ∈ FinII))
2726con4d 114 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ 𝑥𝑐) → ((𝐴𝑥) ∈ FinII𝑥 ∈ Fin))
2818, 27jaod 394 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ 𝑥𝑐) → ((𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → 𝑥 ∈ Fin))
2928ralimdva 2991 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → (∀𝑥𝑐 (𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ∀𝑥𝑐 𝑥 ∈ Fin))
3017, 29syld 47 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ∀𝑥𝑐 𝑥 ∈ Fin))
3130impr 648 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → ∀𝑥𝑐 𝑥 ∈ Fin)
32 dfss3 3625 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ⊆ Fin ↔ ∀𝑥𝑐 𝑥 ∈ Fin)
3331, 32sylibr 224 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → 𝑐 ⊆ Fin)
34 simprrl 821 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) → 𝑐 ≠ ∅)
3534adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → 𝑐 ≠ ∅)
36 fin1a2lem12 9271 . . . . . . . . . 10 (((𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ [] Or 𝑐 ∧ ¬ 𝑐𝑐) ∧ (𝑐 ⊆ Fin ∧ 𝑐 ≠ ∅)) → ¬ 𝐴 ∈ FinIII)
3711, 13, 14, 33, 35, 36syl32anc 1374 . . . . . . . . 9 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ (¬ 𝑐𝑐 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII))) → ¬ 𝐴 ∈ FinIII)
3837expr 642 . . . . . . . 8 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ¬ 𝑐𝑐) → (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII) → ¬ 𝐴 ∈ FinIII))
3938impancom 455 . . . . . . 7 (((𝐴𝑉 ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → (¬ 𝑐𝑐 → ¬ 𝐴 ∈ FinIII))
4039an32s 863 . . . . . 6 (((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) → (¬ 𝑐𝑐 → ¬ 𝐴 ∈ FinIII))
4110, 40mt4d 152 . . . . 5 (((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) ∧ (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ (𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐))) → 𝑐𝑐)
4241exp32 630 . . . 4 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → (𝑐 ⊆ 𝒫 𝐴 → ((𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐) → 𝑐𝑐)))
431, 42syl5 34 . . 3 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → (𝑐 ∈ 𝒫 𝒫 𝐴 → ((𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐) → 𝑐𝑐)))
4443ralrimiv 2994 . 2 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → ∀𝑐 ∈ 𝒫 𝒫 𝐴((𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐) → 𝑐𝑐))
45 isfin2 9154 . . 3 (𝐴𝑉 → (𝐴 ∈ FinII ↔ ∀𝑐 ∈ 𝒫 𝒫 𝐴((𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐) → 𝑐𝑐)))
4645adantr 480 . 2 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → (𝐴 ∈ FinII ↔ ∀𝑐 ∈ 𝒫 𝒫 𝐴((𝑐 ≠ ∅ ∧ [] Or 𝑐) → 𝑐𝑐)))
4744, 46mpbird 247 1 ((𝐴𝑉 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ Fin ∨ (𝐴𝑥) ∈ FinII)) → 𝐴 ∈ FinII)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383  w3a 1054  wcel 2030  wne 2823  wral 2941  cdif 3604  wss 3607  c0 3948  𝒫 cpw 4191   cuni 4468   Or wor 5063   [] crpss 6978  Fincfn 7997  FinIIcfin2 9139  FinIIIcfin3 9141
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-rpss 6979  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-seqom 7588  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-omul 7610  df-er 7787  df-map 7901  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-wdom 8505  df-card 8803  df-fin2 9146  df-fin4 9147  df-fin3 9148
This theorem is referenced by:  fin1a2  9275
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