Users' Mathboxes Mathbox for Scott Fenton < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  frmin Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frmin 31713
Description: Every (possibly proper) subclass of a class 𝐴 with a founded, set-like relation 𝑅 has a minimal element. Lemma 4.3 of Don Monk's notes for Advanced Set Theory, which can be found at http://euclid.colorado.edu/~monkd/settheory. This is a very strong generalization of tz6.26 5699 and tz7.5 5732. (Contributed by Scott Fenton, 4-Feb-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
frmin (((𝑅 Fr 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
Distinct variable groups:   𝑦,𝐵   𝑦,𝑅
Allowed substitution hint:   𝐴(𝑦)

Proof of Theorem frmin
Dummy variables 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frss 5071 . . . 4 (𝐵𝐴 → (𝑅 Fr 𝐴𝑅 Fr 𝐵))
2 sess2 5073 . . . 4 (𝐵𝐴 → (𝑅 Se 𝐴𝑅 Se 𝐵))
31, 2anim12d 585 . . 3 (𝐵𝐴 → ((𝑅 Fr 𝐴𝑅 Se 𝐴) → (𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵)))
4 n0 3923 . . . 4 (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑏 𝑏𝐵)
5 predeq3 5672 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑏 → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
65eqeq1d 2622 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝑏 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅))
76rspcev 3304 . . . . . . . . 9 ((𝑏𝐵 ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅) → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
87ex 450 . . . . . . . 8 (𝑏𝐵 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
98adantl 482 . . . . . . 7 (((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
10 setlikespec 5689 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V)
11 trpredpred 31702 . . . . . . . . . . . . 13 (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
12 ssn0 3967 . . . . . . . . . . . . . 14 ((Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)
1312ex 450 . . . . . . . . . . . . 13 (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
1411, 13syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
15 trpredss 31703 . . . . . . . . . . . 12 (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
1614, 15jctild 565 . . . . . . . . . . 11 (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
1710, 16syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
1817adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
19 trpredex 31711 . . . . . . . . . . 11 TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V
20 sseq1 3618 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐𝐵 ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵))
21 neeq1 2853 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ≠ ∅ ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
2220, 21anbi12d 746 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) ↔ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
23 predeq2 5671 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
2423eqeq1d 2622 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
2524rexeqbi1dv 3142 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
2622, 25imbi12d 334 . . . . . . . . . . . 12 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) ↔ ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅)))
2726imbi2d 330 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅)) ↔ (𝑅 Fr 𝐵 → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))))
28 dffr4 5684 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 Fr 𝐵 ↔ ∀𝑐((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
29 sp 2051 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑐((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) → ((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
3028, 29sylbi 207 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐𝐵𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
3119, 27, 30vtocl 3254 . . . . . . . . . 10 (𝑅 Fr 𝐵 → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
3210, 15syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
3332adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
34 trpredtr 31704 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → (𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)))
3534imp 445 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
36 sspred 5676 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
3733, 35, 36syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
3837eqeq1d 2622 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
3938biimprd 238 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4039reximdva 3014 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
41 ssrexv 3659 . . . . . . . . . . 11 (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4232, 40, 41sylsyld 61 . . . . . . . . . 10 ((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4331, 42sylan9r 689 . . . . . . . . 9 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4418, 43syld 47 . . . . . . . 8 (((𝑏𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4544an31s 847 . . . . . . 7 (((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
469, 45pm2.61dne 2877 . . . . . 6 (((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏𝐵) → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
4746ex 450 . . . . 5 ((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) → (𝑏𝐵 → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
4847exlimdv 1859 . . . 4 ((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑏 𝑏𝐵 → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
494, 48syl5bi 232 . . 3 ((𝑅 Fr 𝐵𝑅 Se 𝐵) → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
503, 49syl6com 37 . 2 ((𝑅 Fr 𝐴𝑅 Se 𝐴) → (𝐵𝐴 → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)))
5150imp32 449 1 (((𝑅 Fr 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵𝐴𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  wal 1479   = wceq 1481  wex 1702  wcel 1988  wne 2791  wrex 2910  Vcvv 3195  wss 3567  c0 3907   Fr wfr 5060   Se wse 5061  Predcpred 5667  TrPredctrpred 31691
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-inf2 8523
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-iun 4513  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-se 5064  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-om 7051  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-trpred 31692
This theorem is referenced by:  frind  31714
  Copyright terms: Public domain W3C validator