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Theorem finxpsuclem

Description: Lemma for finxpsuc . (Contributed by ML, 24-Oct-2020)

Ref Expression
Hypothesis finxpsuclem.1 ⊢ F = n ∈ ω , x ∈ V ⟼ if n = 1 𝑜 ∧ x ∈ U ∅ if x ∈ V × U ⋃ n 1 st ⁡ x n x
Assertion finxpsuclem ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → U ↑↑ suc ⁡ N = U ↑↑ N × U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 finxpsuclem.1 ⊢ F = n ∈ ω , x ∈ V ⟼ if n = 1 𝑜 ∧ x ∈ U ∅ if x ∈ V × U ⋃ n 1 st ⁡ x n x
2 peano2 ⊢ N ∈ ω → suc ⁡ N ∈ ω
3 2 adantr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → suc ⁡ N ∈ ω
4 1on ⊢ 1 𝑜 ∈ On
5 4 onordi ⊢ Ord ⁡ 1 𝑜
6 nnord ⊢ N ∈ ω → Ord ⁡ N
7 ordsseleq ⊢ Ord ⁡ 1 𝑜 ∧ Ord ⁡ N → 1 𝑜 ⊆ N ↔ 1 𝑜 ∈ N ∨ 1 𝑜 = N
8 5 6 7 sylancr ⊢ N ∈ ω → 1 𝑜 ⊆ N ↔ 1 𝑜 ∈ N ∨ 1 𝑜 = N
9 8 biimpa ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → 1 𝑜 ∈ N ∨ 1 𝑜 = N
10 elelsuc ⊢ 1 𝑜 ∈ N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
11 10 a1i ⊢ N ∈ ω → 1 𝑜 ∈ N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
12 sucidg ⊢ N ∈ ω → N ∈ suc ⁡ N
13 eleq1 ⊢ 1 𝑜 = N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N ↔ N ∈ suc ⁡ N
14 12 13 syl5ibrcom ⊢ N ∈ ω → 1 𝑜 = N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
15 11 14 jaod ⊢ N ∈ ω → 1 𝑜 ∈ N ∨ 1 𝑜 = N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
16 15 adantr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → 1 𝑜 ∈ N ∨ 1 𝑜 = N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
17 9 16 mpd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N
18 1 finxpreclem6 ⊢ suc ⁡ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ∈ suc ⁡ N → U ↑↑ suc ⁡ N ⊆ V × U
19 3 17 18 syl2anc ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → U ↑↑ suc ⁡ N ⊆ V × U
20 19 sselda ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → y ∈ V × U
21 2 ad2antrr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → suc ⁡ N ∈ ω
22 df-2o ⊢ 2 𝑜 = suc ⁡ 1 𝑜
23 ordsucsssuc ⊢ Ord ⁡ 1 𝑜 ∧ Ord ⁡ N → 1 𝑜 ⊆ N ↔ suc ⁡ 1 𝑜 ⊆ suc ⁡ N
24 5 6 23 sylancr ⊢ N ∈ ω → 1 𝑜 ⊆ N ↔ suc ⁡ 1 𝑜 ⊆ suc ⁡ N
25 24 biimpa ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → suc ⁡ 1 𝑜 ⊆ suc ⁡ N
26 22 25 eqsstrid ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → 2 𝑜 ⊆ suc ⁡ N
27 26 adantr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → 2 𝑜 ⊆ suc ⁡ N
28 simpr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → y ∈ V × U
29 1 finxpreclem4 ⊢ suc ⁡ N ∈ ω ∧ 2 𝑜 ⊆ suc ⁡ N ∧ y ∈ V × U → rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N = rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y ⁡ ⋃ suc ⁡ N
30 21 27 28 29 syl21anc ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N = rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y ⁡ ⋃ suc ⁡ N
31 ordunisuc ⊢ Ord ⁡ N → ⋃ suc ⁡ N = N
32 6 31 syl ⊢ N ∈ ω → ⋃ suc ⁡ N = N
33 opeq1 ⊢ ⋃ suc ⁡ N = N → ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y = N 1 st ⁡ y
34 rdgeq2 ⊢ ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y = N 1 st ⁡ y → rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y
35 33 34 syl ⊢ ⋃ suc ⁡ N = N → rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y
36 32 35 syl ⊢ N ∈ ω → rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y
37 36 32 fveq12d ⊢ N ∈ ω → rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y ⁡ ⋃ suc ⁡ N = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
38 37 ad2antrr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → rec ⁡ F ⋃ suc ⁡ N 1 st ⁡ y ⁡ ⋃ suc ⁡ N = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
39 30 38 eqtrd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
40 39 eqeq2d ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N ↔ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
41 1 dffinxpf ⊢ U ↑↑ suc ⁡ N = y | suc ⁡ N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N
42 41 eqabri ⊢ y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ suc ⁡ N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N
43 2 biantrurd ⊢ N ∈ ω → ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N ↔ suc ⁡ N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N
44 42 43 bitr4id ⊢ N ∈ ω → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N
45 44 ad2antrr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ ∅ = rec ⁡ F suc ⁡ N y ⁡ suc ⁡ N
46 fvex ⊢ 1 st ⁡ y ∈ V
47 opeq2 ⊢ z = 1 st ⁡ y → N z = N 1 st ⁡ y
48 rdgeq2 ⊢ N z = N 1 st ⁡ y → rec ⁡ F N z = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y
49 47 48 syl ⊢ z = 1 st ⁡ y → rec ⁡ F N z = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y
50 49 fveq1d ⊢ z = 1 st ⁡ y → rec ⁡ F N z ⁡ N = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
51 50 eqeq2d ⊢ z = 1 st ⁡ y → ∅ = rec ⁡ F N z ⁡ N ↔ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
52 51 anbi2d ⊢ z = 1 st ⁡ y → N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F N z ⁡ N ↔ N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
53 1 dffinxpf ⊢ U ↑↑ N = z | N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F N z ⁡ N
54 46 52 53 elab2 ⊢ 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ↔ N ∈ ω ∧ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
55 54 baib ⊢ N ∈ ω → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ↔ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
56 55 ad2antrr ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ↔ ∅ = rec ⁡ F N 1 st ⁡ y ⁡ N
57 40 45 56 3bitr4d ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N
58 57 biimpd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ V × U → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N
59 58 impancom ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → y ∈ V × U → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N
60 20 59 mpd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N ∧ y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N
61 60 ex ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N
62 20 ex ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → y ∈ V × U
63 61 62 jcad ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ∧ y ∈ V × U
64 57 exbiri ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ V × U → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N
65 64 impd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ V × U ∧ 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N
66 65 ancomsd ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ∧ y ∈ V × U → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N
67 63 66 impbid ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ∧ y ∈ V × U
68 elxp8 ⊢ y ∈ U ↑↑ N × U ↔ 1 st ⁡ y ∈ U ↑↑ N ∧ y ∈ V × U
69 67 68 bitr4di ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → y ∈ U ↑↑ suc ⁡ N ↔ y ∈ U ↑↑ N × U
70 69 eqrdv ⊢ N ∈ ω ∧ 1 𝑜 ⊆ N → U ↑↑ suc ⁡ N = U ↑↑ N × U