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Theorem inf0

Description: Existence of _om implies our axiom of infinity ax-inf . The proof shows that the especially contrived class " ` ran ( rec ( ( v e.V |-> suc v ) , x ) |`om ) " exists, is a subset of its union, and contains a given set x (and thus is nonempty). Thus, it provides an example demonstrating that a set y exists with the necessary properties demanded by ax-inf . (Contributed by NM, 15-Oct-1996) Revised to closed form. (Revised by BJ, 20-May-2024)

Ref Expression
Assertion inf0 ωVyxyzzywzwwy

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fr0g xVrecvVsucvxω=x
2 1 elv recvVsucvxω=x
3 frfnom recvVsucvxωFnω
4 peano1 ω
5 fnfvelrn recvVsucvxωFnωωrecvVsucvxωranrecvVsucvxω
6 3 4 5 mp2an recvVsucvxωranrecvVsucvxω
7 2 6 eqeltrri xranrecvVsucvxω
8 fvelrnb recvVsucvxωFnωzranrecvVsucvxωfωrecvVsucvxωf=z
9 3 8 ax-mp zranrecvVsucvxωfωrecvVsucvxωf=z
10 fvex recvVsucvxωfV
11 10 sucid recvVsucvxωfsucrecvVsucvxωf
12 10 sucex sucrecvVsucvxωfV
13 eqid recvVsucvxω=recvVsucvxω
14 suceq z=vsucz=sucv
15 suceq z=recvVsucvxωfsucz=sucrecvVsucvxωf
16 13 14 15 frsucmpt2 fωsucrecvVsucvxωfVrecvVsucvxωsucf=sucrecvVsucvxωf
17 12 16 mpan2 fωrecvVsucvxωsucf=sucrecvVsucvxωf
18 11 17 eleqtrrid fωrecvVsucvxωfrecvVsucvxωsucf
19 eleq1 recvVsucvxωf=zrecvVsucvxωfrecvVsucvxωsucfzrecvVsucvxωsucf
20 18 19 imbitrid recvVsucvxωf=zfωzrecvVsucvxωsucf
21 peano2b fωsucfω
22 fnfvelrn recvVsucvxωFnωsucfωrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
23 3 22 mpan sucfωrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
24 21 23 sylbi fωrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
25 20 24 jca2 recvVsucvxωf=zfωzrecvVsucvxωsucfrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
26 fvex recvVsucvxωsucfV
27 eleq2 w=recvVsucvxωsucfzwzrecvVsucvxωsucf
28 eleq1 w=recvVsucvxωsucfwranrecvVsucvxωrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
29 27 28 anbi12d w=recvVsucvxωsucfzwwranrecvVsucvxωzrecvVsucvxωsucfrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxω
30 26 29 spcev zrecvVsucvxωsucfrecvVsucvxωsucfranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
31 25 30 syl6com fωrecvVsucvxωf=zwzwwranrecvVsucvxω
32 31 rexlimiv fωrecvVsucvxωf=zwzwwranrecvVsucvxω
33 9 32 sylbi zranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
34 33 ax-gen zzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
35 fndm recvVsucvxωFnωdomrecvVsucvxω=ω
36 3 35 ax-mp domrecvVsucvxω=ω
37 id ωVωV
38 36 37 eqeltrid ωVdomrecvVsucvxωV
39 fnfun recvVsucvxωFnωFunrecvVsucvxω
40 3 39 ax-mp FunrecvVsucvxω
41 funrnex domrecvVsucvxωVFunrecvVsucvxωranrecvVsucvxωV
42 38 40 41 mpisyl ωVranrecvVsucvxωV
43 eleq2 y=ranrecvVsucvxωxyxranrecvVsucvxω
44 eleq2 y=ranrecvVsucvxωzyzranrecvVsucvxω
45 eleq2 y=ranrecvVsucvxωwywranrecvVsucvxω
46 45 anbi2d y=ranrecvVsucvxωzwwyzwwranrecvVsucvxω
47 46 exbidv y=ranrecvVsucvxωwzwwywzwwranrecvVsucvxω
48 44 47 imbi12d y=ranrecvVsucvxωzywzwwyzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
49 48 albidv y=ranrecvVsucvxωzzywzwwyzzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
50 43 49 anbi12d y=ranrecvVsucvxωxyzzywzwwyxranrecvVsucvxωzzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxω
51 50 spcegv ranrecvVsucvxωVxranrecvVsucvxωzzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxωyxyzzywzwwy
52 42 51 syl ωVxranrecvVsucvxωzzranrecvVsucvxωwzwwranrecvVsucvxωyxyzzywzwwy
53 7 34 52 mp2ani ωVyxyzzywzwwy