Theorem frfi 8205

Description: A partial order is well-founded on a finite set. (Contributed by Jeff Madsen, 18-Jun-2010.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 29-Jan-2014.)

Assertion

Ref	Expression
frfi	⊢ ((𝑅 Po 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ Fin) → 𝑅 Fr 𝐴)

Proof of Theorem frfi

Dummy variables 𝑢 𝑣 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		poeq2 5039	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑅 Po 𝑥 ↔ 𝑅 Po ∅))
2		freq2 5085	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑅 Fr 𝑥 ↔ 𝑅 Fr ∅))
3	1, 2	imbi12d 334	. . 3 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑅 Po 𝑥 → 𝑅 Fr 𝑥) ↔ (𝑅 Po ∅ → 𝑅 Fr ∅)))
4		poeq2 5039	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑅 Po 𝑥 ↔ 𝑅 Po 𝑦))
5		freq2 5085	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑅 Fr 𝑥 ↔ 𝑅 Fr 𝑦))
6	4, 5	imbi12d 334	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑅 Po 𝑥 → 𝑅 Fr 𝑥) ↔ (𝑅 Po 𝑦 → 𝑅 Fr 𝑦)))
7		poeq2 5039	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑤}) → (𝑅 Po 𝑥 ↔ 𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤})))
8		freq2 5085	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑤}) → (𝑅 Fr 𝑥 ↔ 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤})))
9	7, 8	imbi12d 334	. . 3 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑤}) → ((𝑅 Po 𝑥 → 𝑅 Fr 𝑥) ↔ (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤}))))
10		poeq2 5039	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑅 Po 𝑥 ↔ 𝑅 Po 𝐴))
11		freq2 5085	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑅 Fr 𝑥 ↔ 𝑅 Fr 𝐴))
12	10, 11	imbi12d 334	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑅 Po 𝑥 → 𝑅 Fr 𝑥) ↔ (𝑅 Po 𝐴 → 𝑅 Fr 𝐴)))
13		fr0 5093	. . . 4 ⊢ 𝑅 Fr ∅
14	13	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑅 Po ∅ → 𝑅 Fr ∅)
15		ssun1 3776	. . . . . . 7 ⊢ 𝑦 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤})
16		poss 5037	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) → (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Po 𝑦))
17	15, 16	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Po 𝑦)
18	17	imim1i 63	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Po 𝑦 → 𝑅 Fr 𝑦) → (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Fr 𝑦))
19		uncom 3757	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∪ {𝑤}) = ({𝑤} ∪ 𝑦)
20	19	sseq2i 3630	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ↔ 𝑥 ⊆ ({𝑤} ∪ 𝑦))
21		ssundif 4052	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ⊆ ({𝑤} ∪ 𝑦) ↔ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦)
22	20, 21	bitri 264	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ↔ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦)
23	22	anbi1i 731	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑥 ≠ ∅) ↔ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅))
24		breq1 4656	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (𝑣𝑅𝑤 ↔ 𝑧𝑅𝑤))
25	24	cbvrexv 3172	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑥 𝑣𝑅𝑤 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝑥 𝑧𝑅𝑤)
26		simpllr 799	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑅 Fr 𝑦)
27		simplrl 800	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦)
28		poss 5037	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) → (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Po 𝑥))
29	28	impcom 446	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤})) → 𝑅 Po 𝑥)
30	22, 29	sylan2br 493	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦) → 𝑅 Po 𝑥)
31	30	ad2ant2r 783	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑅 Po 𝑥)
32		simpr1 1067	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ∈ 𝑥)
33		simpr2 1068	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑧𝑅𝑤)
34		poirr 5046	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ¬ 𝑤𝑅𝑤)
35	34	3ad2antr3 1228	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → ¬ 𝑤𝑅𝑤)
36		nbrne2 4673	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑧𝑅𝑤 ∧ ¬ 𝑤𝑅𝑤) → 𝑧 ≠ 𝑤)
37	33, 35, 36	syl2anc 693	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ≠ 𝑤)
38		eldifsn 4317	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ↔ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧 ≠ 𝑤))
39	32, 37, 38	sylanbrc 698	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}))
40	31, 39	sylan 488	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}))
41		ne0i 3921	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) → (𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅)
42	40, 41	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → (𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅)
43		difss 3737	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑥
44		vex 3203	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ 𝑥 ∈ V
45		difexg 4808	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ V → (𝑥 ∖ {𝑤}) ∈ V)
46	44, 45	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∖ {𝑤}) ∈ V
47		fri 5076	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((((𝑥 ∖ {𝑤}) ∈ V ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅)) → ∃𝑢 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤})∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢)
48	46, 47	mpanl1 716	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑅 Fr 𝑦 ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅)) → ∃𝑢 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤})∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢)
49		ssrexv 3667	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑥 → (∃𝑢 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤})∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢))
50	43, 48, 49	mpsyl 68	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑅 Fr 𝑦 ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅)) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢)
51	26, 27, 42, 50	syl12anc 1324	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢)
52		breq1 4656	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (𝑣𝑅𝑢 ↔ 𝑧𝑅𝑢))
53	52	notbid 308	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (𝑣 = 𝑧 → (¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ¬ 𝑧𝑅𝑢))
54	53	rspcv 3305	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ¬ 𝑧𝑅𝑢))
55	39, 54	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ¬ 𝑧𝑅𝑢))
56	55	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ¬ 𝑧𝑅𝑢))
57		simplr2 1104	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → 𝑧𝑅𝑤)
58		simpll 790	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → 𝑅 Po 𝑥)
59		simplr1 1103	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → 𝑧 ∈ 𝑥)
60		simplr3 1105	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → 𝑤 ∈ 𝑥)
61		simpr 477	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → 𝑢 ∈ 𝑥)
62		potr 5047	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥 ∧ 𝑢 ∈ 𝑥)) → ((𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤𝑅𝑢) → 𝑧𝑅𝑢))
63	58, 59, 60, 61, 62	syl13anc 1328	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → ((𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤𝑅𝑢) → 𝑧𝑅𝑢))
64	57, 63	mpand 711	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (𝑤𝑅𝑢 → 𝑧𝑅𝑢))
65	64	con3d 148	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧𝑅𝑢 → ¬ 𝑤𝑅𝑢))
66		vex 3203	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ 𝑤 ∈ V
67		breq1 4656	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ (𝑣 = 𝑤 → (𝑣𝑅𝑢 ↔ 𝑤𝑅𝑢))
68	67	notbid 308	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (𝑣 = 𝑤 → (¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑢))
69	66, 68	ralsn 4222	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (∀𝑣 ∈ {𝑤} ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ¬ 𝑤𝑅𝑢)
70	65, 69	syl6ibr 242	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧𝑅𝑢 → ∀𝑣 ∈ {𝑤} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
71	56, 70	syld 47	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∀𝑣 ∈ {𝑤} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
72		ralun 3795	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 ∧ ∀𝑣 ∈ {𝑤} ¬ 𝑣𝑅𝑢) → ∀𝑣 ∈ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢)
73	72	ex 450	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → (∀𝑣 ∈ {𝑤} ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∀𝑣 ∈ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢))
74	71, 73	sylcom 30	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∀𝑣 ∈ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢))
75		difsnid 4341	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑥 → ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) = 𝑥)
76	75	raleqdv 3144	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑥 → (∀𝑣 ∈ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
77	60, 76	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (∀𝑣 ∈ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
78	74, 77	sylibd 229	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) ∧ 𝑢 ∈ 𝑥) → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
79	78	reximdva 3017	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑅 Po 𝑥 ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → (∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
80	31, 79	sylan 488	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → (∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
81	51, 80	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑧𝑅𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)
82	81	3exp2 1285	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (𝑧 ∈ 𝑥 → (𝑧𝑅𝑤 → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))))
83	82	rexlimdv 3030	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (∃𝑧 ∈ 𝑥 𝑧𝑅𝑤 → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
84	25, 83	syl5bi 232	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (∃𝑣 ∈ 𝑥 𝑣𝑅𝑤 → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
85		ralnex 2992	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑤 ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ 𝑥 𝑣𝑅𝑤)
86		breq2 4657	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (𝑣𝑅𝑢 ↔ 𝑣𝑅𝑤))
87	86	notbid 308	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ¬ 𝑣𝑅𝑤))
88	87	ralbidv 2986	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑤))
89	88	rspcev 3309	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑤 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑤) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)
90	89	expcom 451	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑤 → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
91	85, 90	sylbir 225	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ ∃𝑣 ∈ 𝑥 𝑣𝑅𝑤 → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
92	84, 91	pm2.61d1 171	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
93		difsn 4328	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ 𝑤 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥)
94	50	expr 643	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑅 Fr 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦) → ((𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅ → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢))
95		neeq1 2856	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → ((𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅ ↔ 𝑥 ≠ ∅))
96		raleq 3138	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → (∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
97	96	rexbidv 3052	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → (∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
98	95, 97	imbi12d 334	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → (((𝑥 ∖ {𝑤}) ≠ ∅ → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ (𝑥 ∖ {𝑤}) ¬ 𝑣𝑅𝑢) ↔ (𝑥 ≠ ∅ → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
99	94, 98	syl5ibcom 235	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑅 Fr 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦) → ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → (𝑥 ≠ ∅ → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
100	99	com23 86	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑅 Fr 𝑦 ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦) → (𝑥 ≠ ∅ → ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
101	100	adantll 750	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ (𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦) → (𝑥 ≠ ∅ → ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)))
102	101	impr 649	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → ((𝑥 ∖ {𝑤}) = 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
103	93, 102	syl5 34	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (¬ 𝑤 ∈ 𝑥 → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
104	92, 103	pm2.61d 170	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) ∧ ((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢)
105	104	ex 450	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) → (((𝑥 ∖ {𝑤}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
106	23, 105	syl5bi 232	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) → ((𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
107	106	alrimiv 1855	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) → ∀𝑥((𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
108		df-fr 5073	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤}) ↔ ∀𝑥((𝑥 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∃𝑢 ∈ 𝑥 ∀𝑣 ∈ 𝑥 ¬ 𝑣𝑅𝑢))
109	107, 108	sylibr 224	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) ∧ 𝑅 Fr 𝑦) → 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤}))
110	109	ex 450	. . . . 5 ⊢ (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → (𝑅 Fr 𝑦 → 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤})))
111	18, 110	sylcom 30	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Po 𝑦 → 𝑅 Fr 𝑦) → (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤})))
112	111	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → ((𝑅 Po 𝑦 → 𝑅 Fr 𝑦) → (𝑅 Po (𝑦 ∪ {𝑤}) → 𝑅 Fr (𝑦 ∪ {𝑤}))))
113	3, 6, 9, 12, 14, 112	findcard2 8200	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝑅 Po 𝐴 → 𝑅 Fr 𝐴))
114	113	impcom 446	1 ⊢ ((𝑅 Po 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ Fin) → 𝑅 Fr 𝐴)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037  ∀wal 1481   = wceq 1483   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∀wral 2912  ∃wrex 2913  Vcvv 3200   ∖ cdif 3571   ∪ cun 3572   ⊆ wss 3574  ∅c0 3915  {csn 4177   class class class wbr 4653   Po wpo 5033   Fr wfr 5070  Fincfn 7955

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-ral 2917  df-rex 2918  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-br 4654  df-opab 4713  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-om 7066  df-1o 7560  df-er 7742  df-en 7956  df-fin 7959

This theorem is referenced by:  fimax2g  8206  wofi  8209  fimin2g  8403  isfin1-3  9208