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Theorem dfon2

Description: On consists of all sets that contain all its transitive proper subsets. This definition comes from J. R. Isbell, "A Definition of Ordinal Numbers", American Mathematical Monthly, vol 67 (1960), pp. 51-52. (Contributed by Scott Fenton, 20-Feb-2011)

Ref Expression
Assertion dfon2 ⊢ On = x | ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-on ⊢ On = x | Ord ⁡ x
2 tz7.7 ⊢ Ord ⁡ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x ↔ y ⊆ x ∧ y ≠ x
3 df-pss ⊢ y ⊂ x ↔ y ⊆ x ∧ y ≠ x
4 2 3 bitr4di ⊢ Ord ⁡ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x ↔ y ⊂ x
5 4 exbiri ⊢ Ord ⁡ x → Tr ⁡ y → y ⊂ x → y ∈ x
6 5 com23 ⊢ Ord ⁡ x → y ⊂ x → Tr ⁡ y → y ∈ x
7 6 impd ⊢ Ord ⁡ x → y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x
8 7 alrimiv ⊢ Ord ⁡ x → ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x
9 vex ⊢ x ∈ V
10 dfon2lem3 ⊢ x ∈ V → ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → Tr ⁡ x ∧ ∀ z ∈ x ¬ z ∈ z
11 9 10 ax-mp ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → Tr ⁡ x ∧ ∀ z ∈ x ¬ z ∈ z
12 11 simpld ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → Tr ⁡ x
13 9 dfon2lem7 ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → t ∈ x → ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t
14 13 ralrimiv ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t
15 dfon2lem9 ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → E Fr x
16 psseq2 ⊢ t = z → u ⊂ t ↔ u ⊂ z
17 16 anbi1d ⊢ t = z → u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u ↔ u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u
18 elequ2 ⊢ t = z → u ∈ t ↔ u ∈ z
19 17 18 imbi12d ⊢ t = z → u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u → u ∈ z
20 19 albidv ⊢ t = z → ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ ∀ u u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u → u ∈ z
21 psseq1 ⊢ u = v → u ⊂ z ↔ v ⊂ z
22 treq ⊢ u = v → Tr ⁡ u ↔ Tr ⁡ v
23 21 22 anbi12d ⊢ u = v → u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u ↔ v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v
24 elequ1 ⊢ u = v → u ∈ z ↔ v ∈ z
25 23 24 imbi12d ⊢ u = v → u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u → u ∈ z ↔ v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z
26 25 cbvalvw ⊢ ∀ u u ⊂ z ∧ Tr ⁡ u → u ∈ z ↔ ∀ v v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z
27 20 26 bitrdi ⊢ t = z → ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ ∀ v v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z
28 27 rspccv ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → z ∈ x → ∀ v v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z
29 psseq2 ⊢ t = w → u ⊂ t ↔ u ⊂ w
30 29 anbi1d ⊢ t = w → u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u ↔ u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u
31 elequ2 ⊢ t = w → u ∈ t ↔ u ∈ w
32 30 31 imbi12d ⊢ t = w → u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u → u ∈ w
33 32 albidv ⊢ t = w → ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ ∀ u u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u → u ∈ w
34 psseq1 ⊢ u = y → u ⊂ w ↔ y ⊂ w
35 treq ⊢ u = y → Tr ⁡ u ↔ Tr ⁡ y
36 34 35 anbi12d ⊢ u = y → u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u ↔ y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y
37 elequ1 ⊢ u = y → u ∈ w ↔ y ∈ w
38 36 37 imbi12d ⊢ u = y → u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u → u ∈ w ↔ y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w
39 38 cbvalvw ⊢ ∀ u u ⊂ w ∧ Tr ⁡ u → u ∈ w ↔ ∀ y y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w
40 33 39 bitrdi ⊢ t = w → ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t ↔ ∀ y y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w
41 40 rspccv ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → w ∈ x → ∀ y y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w
42 28 41 anim12d ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → z ∈ x ∧ w ∈ x → ∀ v v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z ∧ ∀ y y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w
43 vex ⊢ z ∈ V
44 vex ⊢ w ∈ V
45 43 44 dfon2lem5 ⊢ ∀ v v ⊂ z ∧ Tr ⁡ v → v ∈ z ∧ ∀ y y ⊂ w ∧ Tr ⁡ y → y ∈ w → z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
46 42 45 syl6 ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → z ∈ x ∧ w ∈ x → z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
47 46 ralrimivv ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
48 15 47 jca ⊢ ∀ t ∈ x ∀ u u ⊂ t ∧ Tr ⁡ u → u ∈ t → E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
49 14 48 syl ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
50 dfwe2 ⊢ E We x ↔ E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z E w ∨ z = w ∨ w E z
51 epel ⊢ z E w ↔ z ∈ w
52 biid ⊢ z = w ↔ z = w
53 epel ⊢ w E z ↔ w ∈ z
54 51 52 53 3orbi123i ⊢ z E w ∨ z = w ∨ w E z ↔ z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
55 54 2ralbii ⊢ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z E w ∨ z = w ∨ w E z ↔ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
56 55 anbi2i ⊢ E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z E w ∨ z = w ∨ w E z ↔ E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
57 50 56 bitri ⊢ E We x ↔ E Fr x ∧ ∀ z ∈ x ∀ w ∈ x z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
58 49 57 sylibr ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → E We x
59 df-ord ⊢ Ord ⁡ x ↔ Tr ⁡ x ∧ E We x
60 12 58 59 sylanbrc ⊢ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x → Ord ⁡ x
61 8 60 impbii ⊢ Ord ⁡ x ↔ ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x
62 61 abbii ⊢ x | Ord ⁡ x = x | ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x
63 1 62 eqtri ⊢ On = x | ∀ y y ⊂ x ∧ Tr ⁡ y → y ∈ x