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Theorem grur1a

Description: A characterization of Grothendieck universes, part 1. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jun-2013)

Ref Expression
Hypothesis gruina.1 ⊢ A = U ∩ On
Assertion grur1a ⊢ U ∈ Univ → R1 ⁡ A ⊆ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gruina.1 ⊢ A = U ∩ On
2 inss1 ⊢ U ∩ On ⊆ U
3 1 2 eqsstri ⊢ A ⊆ U
4 sseq2 ⊢ U = ∅ → A ⊆ U ↔ A ⊆ ∅
5 3 4 mpbii ⊢ U = ∅ → A ⊆ ∅
6 ss0 ⊢ A ⊆ ∅ → A = ∅
7 fveq2 ⊢ A = ∅ → R1 ⁡ A = R1 ⁡ ∅
8 r10 ⊢ R1 ⁡ ∅ = ∅
9 7 8 eqtrdi ⊢ A = ∅ → R1 ⁡ A = ∅
10 0ss ⊢ ∅ ⊆ U
11 9 10 eqsstrdi ⊢ A = ∅ → R1 ⁡ A ⊆ U
12 5 6 11 3syl ⊢ U = ∅ → R1 ⁡ A ⊆ U
13 12 a1i ⊢ U ∈ Univ → U = ∅ → R1 ⁡ A ⊆ U
14 1 gruina ⊢ U ∈ Univ ∧ U ≠ ∅ → A ∈ Inacc
15 inawina ⊢ A ∈ Inacc → A ∈ Inacc 𝑤
16 winaon ⊢ A ∈ Inacc 𝑤 → A ∈ On
17 winalim ⊢ A ∈ Inacc 𝑤 → Lim ⁡ A
18 r1lim ⊢ A ∈ On ∧ Lim ⁡ A → R1 ⁡ A = ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x
19 16 17 18 syl2anc ⊢ A ∈ Inacc 𝑤 → R1 ⁡ A = ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x
20 14 15 19 3syl ⊢ U ∈ Univ ∧ U ≠ ∅ → R1 ⁡ A = ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x
21 inss2 ⊢ U ∩ On ⊆ On
22 1 21 eqsstri ⊢ A ⊆ On
23 22 sseli ⊢ x ∈ A → x ∈ On
24 eleq1 ⊢ x = ∅ → x ∈ A ↔ ∅ ∈ A
25 fveq2 ⊢ x = ∅ → R1 ⁡ x = R1 ⁡ ∅
26 25 8 eqtrdi ⊢ x = ∅ → R1 ⁡ x = ∅
27 26 eleq1d ⊢ x = ∅ → R1 ⁡ x ∈ U ↔ ∅ ∈ U
28 24 27 imbi12d ⊢ x = ∅ → x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U ↔ ∅ ∈ A → ∅ ∈ U
29 eleq1 ⊢ x = y → x ∈ A ↔ y ∈ A
30 fveq2 ⊢ x = y → R1 ⁡ x = R1 ⁡ y
31 30 eleq1d ⊢ x = y → R1 ⁡ x ∈ U ↔ R1 ⁡ y ∈ U
32 29 31 imbi12d ⊢ x = y → x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U ↔ y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U
33 eleq1 ⊢ x = suc ⁡ y → x ∈ A ↔ suc ⁡ y ∈ A
34 fveq2 ⊢ x = suc ⁡ y → R1 ⁡ x = R1 ⁡ suc ⁡ y
35 34 eleq1d ⊢ x = suc ⁡ y → R1 ⁡ x ∈ U ↔ R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
36 33 35 imbi12d ⊢ x = suc ⁡ y → x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U ↔ suc ⁡ y ∈ A → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
37 3 sseli ⊢ ∅ ∈ A → ∅ ∈ U
38 37 a1i ⊢ U ∈ Univ → ∅ ∈ A → ∅ ∈ U
39 simpr ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → suc ⁡ y ∈ A
40 elelsuc ⊢ suc ⁡ y ∈ A → suc ⁡ y ∈ suc ⁡ A
41 3 sseli ⊢ suc ⁡ y ∈ A → suc ⁡ y ∈ U
42 41 ne0d ⊢ suc ⁡ y ∈ A → U ≠ ∅
43 14 15 16 3syl ⊢ U ∈ Univ ∧ U ≠ ∅ → A ∈ On
44 42 43 sylan2 ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → A ∈ On
45 eloni ⊢ A ∈ On → Ord ⁡ A
46 ordsucelsuc ⊢ Ord ⁡ A → y ∈ A ↔ suc ⁡ y ∈ suc ⁡ A
47 44 45 46 3syl ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → y ∈ A ↔ suc ⁡ y ∈ suc ⁡ A
48 40 47 imbitrrid ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → suc ⁡ y ∈ A → y ∈ A
49 39 48 mpd ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → y ∈ A
50 grupw ⊢ U ∈ Univ ∧ R1 ⁡ y ∈ U → 𝒫 R1 ⁡ y ∈ U
51 50 ex ⊢ U ∈ Univ → R1 ⁡ y ∈ U → 𝒫 R1 ⁡ y ∈ U
52 51 adantr ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → 𝒫 R1 ⁡ y ∈ U
53 r1suc ⊢ y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y = 𝒫 R1 ⁡ y
54 53 eleq1d ⊢ y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U ↔ 𝒫 R1 ⁡ y ∈ U
55 54 biimprcd ⊢ 𝒫 R1 ⁡ y ∈ U → y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
56 52 55 syl6 ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
57 49 56 embantd ⊢ U ∈ Univ ∧ suc ⁡ y ∈ A → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
58 57 ex ⊢ U ∈ Univ → suc ⁡ y ∈ A → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
59 58 com23 ⊢ U ∈ Univ → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → suc ⁡ y ∈ A → y ∈ On → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
60 59 com4r ⊢ y ∈ On → U ∈ Univ → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → suc ⁡ y ∈ A → R1 ⁡ suc ⁡ y ∈ U
61 simpr ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → x ∈ A
62 3 sseli ⊢ x ∈ A → x ∈ U
63 62 ne0d ⊢ x ∈ A → U ≠ ∅
64 63 43 sylan2 ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → A ∈ On
65 ontr1 ⊢ A ∈ On → y ∈ x ∧ x ∈ A → y ∈ A
66 pm2.27 ⊢ y ∈ A → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
67 65 66 syl6 ⊢ A ∈ On → y ∈ x ∧ x ∈ A → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
68 67 expd ⊢ A ∈ On → y ∈ x → x ∈ A → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
69 68 com3r ⊢ x ∈ A → A ∈ On → y ∈ x → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
70 61 64 69 sylc ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → y ∈ x → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
71 70 imp ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ x → y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ y ∈ U
72 71 ralimdva ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → ∀ y ∈ x y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → ∀ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
73 gruiun ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ U ∧ ∀ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U → ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
74 73 3expia ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ U → ∀ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U → ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
75 62 74 sylan2 ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → ∀ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U → ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
76 72 75 syld ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → ∀ y ∈ x y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
77 vex ⊢ x ∈ V
78 r1lim ⊢ x ∈ V ∧ Lim ⁡ x → R1 ⁡ x = ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y
79 77 78 mpan ⊢ Lim ⁡ x → R1 ⁡ x = ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y
80 79 eleq1d ⊢ Lim ⁡ x → R1 ⁡ x ∈ U ↔ ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U
81 80 biimprd ⊢ Lim ⁡ x → ⋃ y ∈ x R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ x ∈ U
82 76 81 sylan9r ⊢ Lim ⁡ x ∧ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → ∀ y ∈ x y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ x ∈ U
83 82 exp32 ⊢ Lim ⁡ x → U ∈ Univ → x ∈ A → ∀ y ∈ x y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → R1 ⁡ x ∈ U
84 83 com34 ⊢ Lim ⁡ x → U ∈ Univ → ∀ y ∈ x y ∈ A → R1 ⁡ y ∈ U → x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U
85 28 32 36 38 60 84 tfinds2 ⊢ x ∈ On → U ∈ Univ → x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U
86 85 com3r ⊢ x ∈ A → x ∈ On → U ∈ Univ → R1 ⁡ x ∈ U
87 23 86 mpd ⊢ x ∈ A → U ∈ Univ → R1 ⁡ x ∈ U
88 87 impcom ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → R1 ⁡ x ∈ U
89 gruelss ⊢ U ∈ Univ ∧ R1 ⁡ x ∈ U → R1 ⁡ x ⊆ U
90 88 89 syldan ⊢ U ∈ Univ ∧ x ∈ A → R1 ⁡ x ⊆ U
91 90 ralrimiva ⊢ U ∈ Univ → ∀ x ∈ A R1 ⁡ x ⊆ U
92 iunss ⊢ ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x ⊆ U ↔ ∀ x ∈ A R1 ⁡ x ⊆ U
93 91 92 sylibr ⊢ U ∈ Univ → ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x ⊆ U
94 93 adantr ⊢ U ∈ Univ ∧ U ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A R1 ⁡ x ⊆ U
95 20 94 eqsstrd ⊢ U ∈ Univ ∧ U ≠ ∅ → R1 ⁡ A ⊆ U
96 95 ex ⊢ U ∈ Univ → U ≠ ∅ → R1 ⁡ A ⊆ U
97 13 96 pm2.61dne ⊢ U ∈ Univ → R1 ⁡ A ⊆ U