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Theorem acsfiindd

Description: In an algebraic closure system, a set is independent if and only if all its finite subsets are independent. Part of Proposition 4.1.3 in FaureFrolicher p. 83. (Contributed by David Moews, 1-May-2017)

Ref Expression
Hypotheses acsfiindd.1 ⊢ φ → A ∈ ACS ⁡ X
acsfiindd.2 ⊢ N = mrCls ⁡ A
acsfiindd.3 ⊢ I = mrInd ⁡ A
acsfiindd.4 ⊢ φ → S ⊆ X
Assertion acsfiindd ⊢ φ → S ∈ I ↔ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 acsfiindd.1 ⊢ φ → A ∈ ACS ⁡ X
2 acsfiindd.2 ⊢ N = mrCls ⁡ A
3 acsfiindd.3 ⊢ I = mrInd ⁡ A
4 acsfiindd.4 ⊢ φ → S ⊆ X
5 1 acsmred ⊢ φ → A ∈ Moore ⁡ X
6 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → A ∈ Moore ⁡ X
7 simplr ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → S ∈ I
8 simpr ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → s ∈ 𝒫 S ∩ Fin
9 8 elin1d ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → s ∈ 𝒫 S
10 9 elpwid ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → s ⊆ S
11 6 2 3 7 10 mrissmrid ⊢ φ ∧ S ∈ I ∧ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin → s ∈ I
12 11 ralrimiva ⊢ φ ∧ S ∈ I → ∀ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin s ∈ I
13 dfss3 ⊢ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I ↔ ∀ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin s ∈ I
14 12 13 sylibr ⊢ φ ∧ S ∈ I → 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I
15 5 adantr ⊢ φ ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → A ∈ Moore ⁡ X
16 4 adantr ⊢ φ ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → S ⊆ X
17 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin
18 elfpw ⊢ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ↔ t ⊆ S ∖ x ∧ t ∈ Fin
19 17 18 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ⊆ S ∖ x ∧ t ∈ Fin
20 19 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ⊆ S ∖ x
21 20 difss2d ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ⊆ S
22 simplr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → x ∈ S
23 22 snssd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → x ⊆ S
24 21 23 unssd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ∪ x ⊆ S
25 19 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ∈ Fin
26 snfi ⊢ x ∈ Fin
27 unfi ⊢ t ∈ Fin ∧ x ∈ Fin → t ∪ x ∈ Fin
28 25 26 27 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ∪ x ∈ Fin
29 elfpw ⊢ t ∪ x ∈ 𝒫 S ∩ Fin ↔ t ∪ x ⊆ S ∧ t ∪ x ∈ Fin
30 24 28 29 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → t ∪ x ∈ 𝒫 S ∩ Fin
31 5 ad4antr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → A ∈ Moore ⁡ X
32 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → s ∈ I
33 simpllr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → x ∈ S
34 snidg ⊢ x ∈ S → x ∈ x
35 elun2 ⊢ x ∈ x → x ∈ t ∪ x
36 33 34 35 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → x ∈ t ∪ x
37 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → s = t ∪ x
38 36 37 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → x ∈ s
39 38 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → x ∈ s
40 2 3 31 32 39 ismri2dad ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → ¬ x ∈ N ⁡ s ∖ x
41 5 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → A ∈ Moore ⁡ X
42 20 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ⊆ S ∖ x
43 neldifsnd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → ¬ x ∈ S ∖ x
44 42 43 ssneldd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → ¬ x ∈ t
45 difsnb ⊢ ¬ x ∈ t ↔ t ∖ x = t
46 44 45 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ∖ x = t
47 ssun1 ⊢ t ⊆ t ∪ x
48 47 37 sseqtrrid ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ⊆ s
49 48 ssdifd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ∖ x ⊆ s ∖ x
50 46 49 eqsstrrd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ⊆ s ∖ x
51 24 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ∪ x ⊆ S
52 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → S ⊆ X
53 51 52 sstrd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → t ∪ x ⊆ X
54 37 53 eqsstrd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → s ⊆ X
55 54 ssdifssd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → s ∖ x ⊆ X
56 41 2 50 55 mrcssd ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → N ⁡ t ⊆ N ⁡ s ∖ x
57 56 sseld ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → x ∈ N ⁡ t → x ∈ N ⁡ s ∖ x
58 57 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → x ∈ N ⁡ t → x ∈ N ⁡ s ∖ x
59 40 58 mtod ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x ∧ s ∈ I → ¬ x ∈ N ⁡ t
60 59 ex ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ∧ s = t ∪ x → s ∈ I → ¬ x ∈ N ⁡ t
61 30 60 rspcimdv ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → ∀ s ∈ 𝒫 S ∩ Fin s ∈ I → ¬ x ∈ N ⁡ t
62 13 61 biimtrid ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → ¬ x ∈ N ⁡ t
63 62 impancom ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin → ¬ x ∈ N ⁡ t
64 63 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → ∀ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ¬ x ∈ N ⁡ t
65 4 ssdifssd ⊢ φ → S ∖ x ⊆ X
66 1 2 65 acsficl2d ⊢ φ → x ∈ N ⁡ S ∖ x ↔ ∃ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin x ∈ N ⁡ t
67 66 notbid ⊢ φ → ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x ↔ ¬ ∃ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin x ∈ N ⁡ t
68 ralnex ⊢ ∀ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ¬ x ∈ N ⁡ t ↔ ¬ ∃ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin x ∈ N ⁡ t
69 67 68 bitr4di ⊢ φ → ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x ↔ ∀ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ¬ x ∈ N ⁡ t
70 69 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x ↔ ∀ t ∈ 𝒫 S ∖ x ∩ Fin ¬ x ∈ N ⁡ t
71 64 70 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ S ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x
72 71 an32s ⊢ φ ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I ∧ x ∈ S → ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x
73 72 ralrimiva ⊢ φ ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → ∀ x ∈ S ¬ x ∈ N ⁡ S ∖ x
74 2 3 15 16 73 ismri2dd ⊢ φ ∧ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I → S ∈ I
75 14 74 impbida ⊢ φ → S ∈ I ↔ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ I