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Theorem axdclem2

Description: Lemma for axdc . Using the full Axiom of Choice, we can construct a choice function g on ~P dom x . From this, we can build a sequence F starting at any value s e. dom x by repeatedly applying g to the set ( Fx ) (where x is the value from the previous iteration). (Contributed by Mario Carneiro, 25-Jan-2013)

Ref Expression
Hypothesis axdclem2.1 ⊢ F = rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω
Assertion axdclem2 ⊢ ∃ z s x z → ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ f ∀ n ∈ ω f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 axdclem2.1 ⊢ F = rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω
2 frfnom ⊢ rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω Fn ω
3 1 fneq1i ⊢ F Fn ω ↔ rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω Fn ω
4 2 3 mpbir ⊢ F Fn ω
5 4 a1i ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F Fn ω
6 omex ⊢ ω ∈ V
7 6 a1i ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ω ∈ V
8 5 7 fnexd ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ∈ V
9 fveq2 ⊢ n = ∅ → F ⁡ n = F ⁡ ∅
10 suceq ⊢ n = ∅ → suc ⁡ n = suc ⁡ ∅
11 10 fveq2d ⊢ n = ∅ → F ⁡ suc ⁡ n = F ⁡ suc ⁡ ∅
12 9 11 breq12d ⊢ n = ∅ → F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n ↔ F ⁡ ∅ x F ⁡ suc ⁡ ∅
13 fveq2 ⊢ n = k → F ⁡ n = F ⁡ k
14 suceq ⊢ n = k → suc ⁡ n = suc ⁡ k
15 14 fveq2d ⊢ n = k → F ⁡ suc ⁡ n = F ⁡ suc ⁡ k
16 13 15 breq12d ⊢ n = k → F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n ↔ F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k
17 fveq2 ⊢ n = suc ⁡ k → F ⁡ n = F ⁡ suc ⁡ k
18 suceq ⊢ n = suc ⁡ k → suc ⁡ n = suc ⁡ suc ⁡ k
19 18 fveq2d ⊢ n = suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ n = F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
20 17 19 breq12d ⊢ n = suc ⁡ k → F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n ↔ F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
21 1 fveq1i ⊢ F ⁡ ∅ = rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω ⁡ ∅
22 fr0g ⊢ s ∈ V → rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω ⁡ ∅ = s
23 22 elv ⊢ rec ⁡ y ∈ V ⟼ g ⁡ z | y x z s ↾ ω ⁡ ∅ = s
24 21 23 eqtri ⊢ F ⁡ ∅ = s
25 24 breq1i ⊢ F ⁡ ∅ x z ↔ s x z
26 25 biimpri ⊢ s x z → F ⁡ ∅ x z
27 26 eximi ⊢ ∃ z s x z → ∃ z F ⁡ ∅ x z
28 peano1 ⊢ ∅ ∈ ω
29 1 axdclem ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x ∧ ∃ z F ⁡ ∅ x z → ∅ ∈ ω → F ⁡ ∅ x F ⁡ suc ⁡ ∅
30 28 29 mpi ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x ∧ ∃ z F ⁡ ∅ x z → F ⁡ ∅ x F ⁡ suc ⁡ ∅
31 27 30 syl3an3 ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x ∧ ∃ z s x z → F ⁡ ∅ x F ⁡ suc ⁡ ∅
32 31 3com23 ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ ∅ x F ⁡ suc ⁡ ∅
33 fvex ⊢ F ⁡ k ∈ V
34 fvex ⊢ F ⁡ suc ⁡ k ∈ V
35 33 34 brelrn ⊢ F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ k ∈ ran ⁡ x
36 ssel ⊢ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ suc ⁡ k ∈ ran ⁡ x → F ⁡ suc ⁡ k ∈ dom ⁡ x
37 35 36 syl5 ⊢ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ k ∈ dom ⁡ x
38 34 eldm ⊢ F ⁡ suc ⁡ k ∈ dom ⁡ x ↔ ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z
39 37 38 imbitrdi ⊢ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z
40 39 ad2antll ⊢ k ∈ ω ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z
41 peano2 ⊢ k ∈ ω → suc ⁡ k ∈ ω
42 1 axdclem ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x ∧ ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z → suc ⁡ k ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
43 41 42 syl5 ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x ∧ ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z → k ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
44 43 3expia ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z → k ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
45 44 com3r ⊢ k ∈ ω → ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
46 45 imp ⊢ k ∈ ω ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ z F ⁡ suc ⁡ k x z → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
47 40 46 syld ⊢ k ∈ ω ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
48 47 3adantr2 ⊢ k ∈ ω ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
49 48 ex ⊢ k ∈ ω → ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ k → F ⁡ suc ⁡ k x F ⁡ suc ⁡ suc ⁡ k
50 12 16 20 32 49 finds2 ⊢ n ∈ ω → ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n
51 50 com12 ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → n ∈ ω → F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n
52 51 ralrimiv ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∀ n ∈ ω F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n
53 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ n = F ⁡ n
54 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ suc ⁡ n = F ⁡ suc ⁡ n
55 53 54 breq12d ⊢ f = F → f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n ↔ F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n
56 55 ralbidv ⊢ f = F → ∀ n ∈ ω f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n ↔ ∀ n ∈ ω F ⁡ n x F ⁡ suc ⁡ n
57 8 52 56 spcedv ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y ∧ ∃ z s x z ∧ ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ f ∀ n ∈ ω f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n
58 57 3exp ⊢ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y → ∃ z s x z → ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ f ∀ n ∈ ω f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n
59 vex ⊢ x ∈ V
60 59 dmex ⊢ dom ⁡ x ∈ V
61 60 pwex ⊢ 𝒫 dom ⁡ x ∈ V
62 61 ac4c ⊢ ∃ g ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ x y ≠ ∅ → g ⁡ y ∈ y
63 58 62 exlimiiv ⊢ ∃ z s x z → ran ⁡ x ⊆ dom ⁡ x → ∃ f ∀ n ∈ ω f ⁡ n x f ⁡ suc ⁡ n