Theorem frmin 31739

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 5711 and tz7.5 5744. (Contributed by Scott Fenton, 4-Feb-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Jun-2015.)

Assertion

Ref	Expression
frmin	⊢ (((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		frss 5081	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Fr 𝐴 → 𝑅 Fr 𝐵))
2		sess2 5083	. . . 4 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝑅 Se 𝐴 → 𝑅 Se 𝐵))
3	1, 2	anim12d 586	. . 3 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → ((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) → (𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵)))
4		n0 3931	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵)
5		predeq3 5684	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑏 → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
6	5	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑏 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅))
7	6	rspcev 3309	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
8	7	ex 450	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐵 → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
9	8	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
10		setlikespec 5701	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V)
11		trpredpred 31728	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
12		ssn0 3976	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∧ Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)
13	12	ex 450	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
14	11, 13	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
15		trpredss 31729	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
16	14, 15	jctild 566	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
17	10, 16	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
18	17	adantr 481	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
19		trpredex 31737	. . . . . . . . . . 11 ⊢ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ∈ V
20		sseq1 3626	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ⊆ 𝐵 ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵))
21		neeq1 2856	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (𝑐 ≠ ∅ ↔ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅))
22	20, 21	anbi12d 747	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) ↔ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅)))
23		predeq2 5683	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
24	23	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
25	24	rexeqbi1dv 3147	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅ ↔ ∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
26	22, 25	imbi12d 334	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → (((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 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) = ∅)))
27	26	imbi2d 330	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑐 = TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → ((𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 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 5696	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 ↔ ∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
29		sp 2053	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑐((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅) → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
30	28, 29	sylbi 207	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑅 Fr 𝐵 → ((𝑐 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑐 ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝑐 Pred(𝑅, 𝑐, 𝑦) = ∅))
31	19, 27, 30	vtocl 3259	. . . . . . . . . 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) = ∅))
32	10, 15	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
33	32	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵)
34		trpredtr 31730	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)))
35	34	imp 445	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) ⊆ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏))
36		sspred 5688	. . . . . . . . . . . . . . 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))
37	33, 35, 36	syl2anc 693	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦))
38	37	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ ↔ Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅))
39	38	biimprd 238	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏)) → (Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
40	39	reximdva 3017	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 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 3667	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
42	32, 40, 41	sylsyld 61	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑦 ∈ TrPred (𝑅, 𝐵, 𝑏)Pred(𝑅, TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏), 𝑦) = ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
43	31, 42	sylan9r 690	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → ((TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ⊆ 𝐵 ∧ TrPred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
44	18, 43	syld 47	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑅 Fr 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
45	44	an31s 848	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → (Pred(𝑅, 𝐵, 𝑏) ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
46	9, 45	pm2.61dne 2880	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)
47	46	ex 450	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
48	47	exlimdv 1861	. . . 4 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (∃𝑏 𝑏 ∈ 𝐵 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
49	4, 48	syl5bi 232	. . 3 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐵 ∧ 𝑅 Se 𝐵) → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅))
50	3, 49	syl6com 37	. 2 ⊢ ((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) → (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝐵 ≠ ∅ → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)))
51	50	imp32 449	1 ⊢ (((𝑅 Fr 𝐴 ∧ 𝑅 Se 𝐴) ∧ (𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐵 ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 Pred(𝑅, 𝐵, 𝑦) = ∅)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384  ∀wal 1481   = wceq 1483  ∃wex 1704   ∈ wcel 1990   ≠ wne 2794  ∃wrex 2913  Vcvv 3200   ⊆ wss 3574  ∅c0 3915   Fr wfr 5070   Se wse 5071  Predcpred 5679  TrPredctrpred 31717

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-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538

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-reu 2919  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  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-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  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-pred 5680  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-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-trpred 31718

This theorem is referenced by:  frind  31740