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Theorem bnj1204

Description: Well-founded induction. The proof has been taken from Chapter 4 of Don Monk's notes on Set Theory. See http://euclid.colorado.edu/~monkd/setth.pdf . (Contributed by Jonathan Ben-Naim, 3-Jun-2011) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypothesis bnj1204.1 ⊢ ψ ↔ ∀ y ∈ A y R x → [˙y / x]˙ φ
Assertion bnj1204 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ∀ x ∈ A φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bnj1204.1 ⊢ ψ ↔ ∀ y ∈ A y R x → [˙y / x]˙ φ
2 simp1 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → R FrSe A
3 ssrab2 ⊢ x ∈ A | ¬ φ ⊆ A
4 3 a1i ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → x ∈ A | ¬ φ ⊆ A
5 simp3 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → ∃ x ∈ A ¬ φ
6 rabn0 ⊢ x ∈ A | ¬ φ ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ A ¬ φ
7 5 6 sylibr ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → x ∈ A | ¬ φ ≠ ∅
8 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ A | ¬ φ
9 8 nfcrii ⊢ z ∈ x ∈ A | ¬ φ → ∀ x z ∈ x ∈ A | ¬ φ
10 9 bnj1228 ⊢ R FrSe A ∧ x ∈ A | ¬ φ ⊆ A ∧ x ∈ A | ¬ φ ≠ ∅ → ∃ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
11 2 4 7 10 syl3anc ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → ∃ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
12 biid ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x ↔ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
13 nfv ⊢ Ⅎ x R FrSe A
14 nfra1 ⊢ Ⅎ x ∀ x ∈ A ψ → φ
15 nfre1 ⊢ Ⅎ x ∃ x ∈ A ¬ φ
16 13 14 15 nf3an ⊢ Ⅎ x R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ
17 16 nf5ri ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → ∀ x R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ
18 11 12 17 bnj1521 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ → ∃ x R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
19 eqid ⊢ x ∈ A | ¬ φ = x ∈ A | ¬ φ
20 19 12 bnj1212 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → x ∈ A
21 nfra1 ⊢ Ⅎ y ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
22 simp3 ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x
23 22 bnj1211 ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ∀ y y ∈ x ∈ A | ¬ φ → ¬ y R x
24 con2b ⊢ y ∈ x ∈ A | ¬ φ → ¬ y R x ↔ y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ
25 24 albii ⊢ ∀ y y ∈ x ∈ A | ¬ φ → ¬ y R x ↔ ∀ y y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ
26 23 25 sylib ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ∀ y y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ
27 simp2 ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → y R x
28 sp ⊢ ∀ y y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ → y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ
29 26 27 28 sylc ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ
30 simp1 ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → y ∈ A
31 nfcv ⊢ Ⅎ _ x A
32 31 elrabsf ⊢ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ↔ y ∈ A ∧ [˙y / x]˙ ¬ φ
33 vex ⊢ y ∈ V
34 sbcng ⊢ y ∈ V → [˙y / x]˙ ¬ φ ↔ ¬ [˙y / x]˙ φ
35 33 34 ax-mp ⊢ [˙y / x]˙ ¬ φ ↔ ¬ [˙y / x]˙ φ
36 35 anbi2i ⊢ y ∈ A ∧ [˙y / x]˙ ¬ φ ↔ y ∈ A ∧ ¬ [˙y / x]˙ φ
37 32 36 bitri ⊢ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ↔ y ∈ A ∧ ¬ [˙y / x]˙ φ
38 37 notbii ⊢ ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ↔ ¬ y ∈ A ∧ ¬ [˙y / x]˙ φ
39 imnan ⊢ y ∈ A → ¬ ¬ [˙y / x]˙ φ ↔ ¬ y ∈ A ∧ ¬ [˙y / x]˙ φ
40 38 39 sylbb2 ⊢ ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ → y ∈ A → ¬ ¬ [˙y / x]˙ φ
41 40 imp ⊢ ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ y ∈ A → ¬ ¬ [˙y / x]˙ φ
42 41 notnotrd ⊢ ¬ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ y ∈ A → [˙y / x]˙ φ
43 29 30 42 syl2anc ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → [˙y / x]˙ φ
44 43 3expa ⊢ y ∈ A ∧ y R x ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → [˙y / x]˙ φ
45 44 expcom ⊢ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → y ∈ A ∧ y R x → [˙y / x]˙ φ
46 45 expd ⊢ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → y ∈ A → y R x → [˙y / x]˙ φ
47 21 46 ralrimi ⊢ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ∀ y ∈ A y R x → [˙y / x]˙ φ
48 47 1 sylibr ⊢ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ψ
49 48 3ad2ant3 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ψ
50 simp12 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ∀ x ∈ A ψ → φ
51 simp3 ⊢ x ∈ A ∧ ψ ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ∀ x ∈ A ψ → φ
52 51 bnj1211 ⊢ x ∈ A ∧ ψ ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ∀ x x ∈ A → ψ → φ
53 simp1 ⊢ x ∈ A ∧ ψ ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → x ∈ A
54 simp2 ⊢ x ∈ A ∧ ψ ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ψ
55 sp ⊢ ∀ x x ∈ A → ψ → φ → x ∈ A → ψ → φ
56 52 53 54 55 syl3c ⊢ x ∈ A ∧ ψ ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → φ
57 20 49 50 56 syl3anc ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → φ
58 rabid ⊢ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ↔ x ∈ A ∧ ¬ φ
59 58 simprbi ⊢ x ∈ x ∈ A | ¬ φ → ¬ φ
60 59 3ad2ant2 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ ∧ x ∈ x ∈ A | ¬ φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ A | ¬ φ ¬ y R x → ¬ φ
61 18 57 60 bnj1304 ⊢ ¬ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ ∧ ∃ x ∈ A ¬ φ
62 61 bnj1224 ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ¬ ∃ x ∈ A ¬ φ
63 dfral2 ⊢ ∀ x ∈ A φ ↔ ¬ ∃ x ∈ A ¬ φ
64 62 63 sylibr ⊢ R FrSe A ∧ ∀ x ∈ A ψ → φ → ∀ x ∈ A φ