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Theorem uzwo 4605
Description: Well-ordering principle: any non-empty subset of an upper partition of ℤ has a least element.
Assertion
Ref Expression
uzwo ((B ∈ ℤ ∧ (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ A ≠ ∅)) → ∃xAyA xy)
Distinct variable group(s):   x,y,A   y,z,B

Proof of Theorem uzwo
StepHypRef Expression
1 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . 15 (v = B → (vyBy))
21biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . 14 (v = B → (∀yA vy ↔ ∀yA By))
32imbi2d 464 . . . . . . . . . . . . 13 (v = B → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA vy) ↔ ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA By)))
4 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . 15 (v = u → (vyuy))
54biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . 14 (v = u → (∀yA vy ↔ ∀yA uy))
65imbi2d 464 . . . . . . . . . . . . 13 (v = u → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA vy) ↔ ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA uy)))
7 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . 15 (v = (u + 1) → (vy ↔ (u + 1) ≤ y))
87biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . 14 (v = (u + 1) → (∀yA vy ↔ ∀yA (u + 1) ≤ y))
98imbi2d 464 . . . . . . . . . . . . 13 (v = (u + 1) → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA vy) ↔ ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
10 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . 15 (v = w → (vywy))
1110biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . 14 (v = w → (∀yA vy ↔ ∀yA wy))
1211imbi2d 464 . . . . . . . . . . . . 13 (v = w → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA vy) ↔ ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA wy)))
13 ssel 1502 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → (yAy ∈ {z ∈ ℤ∣Bz}))
14 breq2 2066 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (z = y → (BzBy))
1514elrab 1422 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (y ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} ↔ (y ∈ ℤ ∧ By))
1615pm3.27bd 263 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (y ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → By)
1713, 16syl6 23 . . . . . . . . . . . . . . 15 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → (yABy))
1817r19.21aiv 1259 . . . . . . . . . . . . . 14 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → ∀yA By)
1918adantr 306 . . . . . . . . . . . . 13 ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA By)
20 ssrab 1556 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 {z ∈ ℤ∣Bz} ⊆ ℤ
2120sseli 1504 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (u ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → u ∈ ℤ)
22 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (x = u → (xyuy))
2322biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (x = u → (∀yA xy ↔ ∀yA uy))
2423rcla4ev 1403 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((uA ∧ ∀yA uy) → ∃xAyA xy)
2524exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (uA → (∀yA uy → ∃xAyA xy))
2625com12 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (∀yA uy → (uA → ∃xAyA xy))
2726con3d 87 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (∀yA uy → (¬ ∃xAyA xy → ¬ uA))
2827com12 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (¬ ∃xAyA xy → (∀yA uy → ¬ uA))
29 letri3t 4283 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 ((u ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ) → (u = y ↔ (uyyu)))
30 zret 4567 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 (u ∈ ℤ → u ∈ ℝ)
31 zret 4567 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 (y ∈ ℤ → y ∈ ℝ)
3229, 30, 31syl2an 349 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → (u = y ↔ (uyyu)))
33 zleltp1t 4598 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 ((y ∈ ℤ ∧ u ∈ ℤ) → (yuy < (u + 1)))
3433ancoms 334 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → (yuy < (u + 1)))
35 leltt 4278 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 (((u + 1) ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ) → ((u + 1) ≤ y ↔ ¬ y < (u + 1)))
36 ax1re 4064 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1 ∈ ℝ
37 axaddrcl 4067 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 ((u ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → (u + 1) ∈ ℝ)
3836, 37mpan2 519 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 (u ∈ ℝ → (u + 1) ∈ ℝ)
3935, 38sylan 343 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 ((u ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ) → ((u + 1) ≤ y ↔ ¬ y < (u + 1)))
4039bicon2d 404 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 ((u ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ) → (y < (u + 1) ↔ ¬ (u + 1) ≤ y))
4140, 30, 31syl2an 349 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → (y < (u + 1) ↔ ¬ (u + 1) ≤ y))
4234, 41bitrd 406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → (yu ↔ ¬ (u + 1) ≤ y))
4342anbi2d 468 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → ((uyyu) ↔ (uy ∧ ¬ (u + 1) ≤ y)))
4432, 43bitrd 406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((u ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ) → (u = y ↔ (uy ∧ ¬ (u + 1) ≤ y)))
45 ssel2 1503 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 ((A ⊆ ℤ ∧ yA) → y ∈ ℤ)
4644, 45sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → (u = y ↔ (uy ∧ ¬ (u + 1) ≤ y)))
47 eleq1a 1158 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 (yA → (u = yuA))
4847ad2antrr 323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → (u = yuA))
4946, 48sylbird 180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → ((uy ∧ ¬ (u + 1) ≤ y) → uA))
5049exp3a 292 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → (uy → (¬ (u + 1) ≤ yuA)))
51 con1 84 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((¬ (u + 1) ≤ yuA) → (¬ uA → (u + 1) ≤ y))
5250, 51syl6 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → (uy → (¬ uA → (u + 1) ≤ y)))
5352com23 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((u ∈ ℤ ∧ (A ⊆ ℤ ∧ yA)) → (¬ uA → (uy → (u + 1) ≤ y)))
5453exp32 294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (u ∈ ℤ → (A ⊆ ℤ → (yA → (¬ uA → (uy → (u + 1) ≤ y)))))
5554com34 36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (u ∈ ℤ → (A ⊆ ℤ → (¬ uA → (yA → (uy → (u + 1) ≤ y)))))
5655imp41 286 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((((u ∈ ℤ ∧ A ⊆ ℤ) ∧ ¬ uA) ∧ yA) → (uy → (u + 1) ≤ y))
5756r19.20dva 1256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((u ∈ ℤ ∧ A ⊆ ℤ) ∧ ¬ uA) → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y))
5857exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((u ∈ ℤ ∧ A ⊆ ℤ) → (¬ uA → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
5928, 58sylan9r 360 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((u ∈ ℤ ∧ A ⊆ ℤ) ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA uy → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
6059pm2.43d 59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((u ∈ ℤ ∧ A ⊆ ℤ) ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y))
6160exp31 293 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (u ∈ ℤ → (A ⊆ ℤ → (¬ ∃xAyA xy → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y))))
6261imp3a 279 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (u ∈ ℤ → ((A ⊆ ℤ ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
6321, 62syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (u ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ((A ⊆ ℤ ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
64 sstr 1511 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ {z ∈ ℤ∣Bz} ⊆ ℤ) → A ⊆ ℤ)
6520, 64mpan2 519 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → A ⊆ ℤ)
6663, 65sylani 356 . . . . . . . . . . . . . . 15 (u ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA uy → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
6766a2d 15 . . . . . . . . . . . . . 14 (u ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA uy) → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
6867adantl 305 . . . . . . . . . . . . 13 ((B ∈ ℤ ∧ u ∈ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA uy) → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA (u + 1) ≤ y)))
693, 6, 9, 12, 19, 68uzind2 4604 . . . . . . . . . . . 12 ((B ∈ ℤ ∧ w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz}) → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ∀yA wy))
70 breq1 2065 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (x = w → (xywy))
7170biraldv 1219 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (x = w → (∀yA xy ↔ ∀yA wy))
7271rcla4ev 1403 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((wA ∧ ∀yA wy) → ∃xAyA xy)
7372exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (wA → (∀yA wy → ∃xAyA xy))
7473com12 13 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∀yA wy → (wA → ∃xAyA xy))
7574con3d 87 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀yA wy → (¬ ∃xAyA xy → ¬ wA))
7675com12 13 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ ∃xAyA xy → (∀yA wy → ¬ wA))
7776adantl 305 . . . . . . . . . . . 12 ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → (∀yA wy → ¬ wA))
7869, 77sylcom 51 . . . . . . . . . . 11 ((B ∈ ℤ ∧ w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz}) → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ¬ wA))
7978exp 291 . . . . . . . . . 10 (B ∈ ℤ → (w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ¬ wA)))
80 ssel 1502 . . . . . . . . . . . . . 14 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → (wAw ∈ {z ∈ ℤ∣Bz}))
8180con3d 87 . . . . . . . . . . . . 13 (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → (¬ w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ¬ wA))
8281com12 13 . . . . . . . . . . . 12 w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → ¬ wA))
8382adantrd 308 . . . . . . . . . . 11 w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ¬ wA))
8483a1i 7 . . . . . . . . . 10 (B ∈ ℤ → (¬ w ∈ {z ∈ ℤ∣Bz} → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ¬ wA)))
8579, 84pm2.61d 112 . . . . . . . . 9 (B ∈ ℤ → ((A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ ¬ ∃xAyA xy) → ¬ wA))
8685exp3a 292 . . . . . . . 8 (B ∈ ℤ → (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} → (¬ ∃xAyA xy → ¬ wA)))
8786imp 277 . . . . . . 7 ((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (¬ ∃xAyA xy → ¬ wA))
888719.21adv 945 . . . . . 6 ((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (¬ ∃xAyA xy → ∀w ¬ wA))
89 eq0 1719 . . . . . 6 (A = ∅ ↔ ∀w ¬ wA)
9088, 89syl6ibr 186 . . . . 5 ((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (¬ ∃xAyA xyA = ∅))
9190con1d 85 . . . 4 ((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (¬ A = ∅ → ∃xAyA xy))
92 df-ne 1192 . . . 4 (A ≠ ∅ ↔ ¬ A = ∅)
9391, 92syl5ib 181 . . 3 ((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) → (A ≠ ∅ → ∃xAyA xy))
9493imp 277 . 2 (((B ∈ ℤ ∧ A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz}) ∧ A ≠ ∅) → ∃xAyA xy)
9594anasss 337 1 ((B ∈ ℤ ∧ (A ⊆ {z ∈ ℤ∣Bz} ∧ A ≠ ∅)) → ∃xAyA xy)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 1   → wi 2   ↔ wb 127   ∧ wa 196  ∀wal 672   = weq 797   = wceq 1091   ∈ wcel 1092   ≠ wne 1190  ∀wral 1201  ∃wrex 1202  {crab 1204   ⊆ wss 1487  ∅c0 1707   class class class wbr 2054  (class class class)co 3001  ℝcr 4027  1c1 4029   + caddc 4031   < clt 4033   ≤ cle 4092  ℤcz 4095
This theorem is referenced by:  uzwo2 4606  nnwo 4607
This theorem was proved from axioms:  ax-1 3  ax-2 4  ax-3 5  ax-mp 6  ax-4 673  ax-5 674  ax-6 675  ax-7 676  ax-gen 677  ax-8 798  ax-9 799  ax-10 800  ax-11 801  ax-12 802  ax-13 804  ax-14 805  ax-16 922  ax-17 925  ax-ext 1074  ax-rep 1075  ax-un 1076  ax-pow 1077  ax-reg 1078  ax-inf 1079
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  df-3or 582  df-3an 583  df-ex 679  df-sb 853  df-eu 1009  df-mo 1010  df-clab 1093  df-cleq 1097  df-clel 1099  df-ne 1192  df-ral 1205  df-rex 1206  df-reu 1207  df-rab 1208  df-v 1349  df-sbc 1441  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-pss 1494  df-nul 1708  df-if 1777  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-tp 1814  df-op 1815  df-uni 1920  df-int 1966  df-iun 1996  df-tr 2042  df-br 2063  df-opab 2098  df-eprel 2122  df-id 2125  df-po 2128  df-so 2138  df-fr 2169  df-we 2186  df-ord 2202  df-on 2203  df-lim 2204  df-suc 2205  df-om 2373  df-xp 2424  df-rel 2425  df-cnv 2426  df-co 2427  df-dm 2428  df-rn 2429  df-res 2430  df-ima 2431  df-fun 2432  df-fn 2433  df-f 2434  df-f1 2435  df-fv 2438  df-rdg 2970  df-opr 3003  df-oprab 3004  df-1o 3104  df-oadd 3106  df-omul 3107  df-er 3200  df-ec 3202  df-qs 3205  df-ni 3794  df-pli 3795  df-mi 3796  df-lti 3797  df-plpq 3829  df-mpq 3830  df-enq 3831  df-nq 3832  df-plq 3833  df-mq 3834  df-rq 3835  df-ltq 3836  df-1q 3837  df-np 3880  df-1p 3881  df-plp 3882  df-mp 3883  df-ltp 3884  df-plpr 3958  df-mpr 3959  df-enr 3960  df-nr 3961  df-plr 3962  df-mr 3963  df-ltr 3964  df-0r 3965  df-1r 3966  df-m1r 3967  df-c 4034  df-0 4035  df-1 4036  df-r 4038  df-plus 4039  df-mul 4040  df-lt 4041  df-sub 4133  df-neg 4135  df-le 4277  df-n 4423  df-n0 4535  df-z 4564
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