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Theorem ordtbas2

Description: Lemma for ordtbas . (Contributed by Mario Carneiro, 3-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses ordtval.1 ⊢ X = dom ⁡ R
ordtval.2 ⊢ A = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
ordtval.3 ⊢ B = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
ordtval.4 ⊢ C = ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
Assertion ordtbas2 ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A ∪ B = A ∪ B ∪ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ordtval.1 ⊢ X = dom ⁡ R
2 ordtval.2 ⊢ A = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
3 ordtval.3 ⊢ B = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
4 ordtval.4 ⊢ C = ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
5 ssun1 ⊢ A ⊆ A ∪ B
6 ssun2 ⊢ A ∪ B ⊆ X ∪ A ∪ B
7 1 2 3 ordtuni ⊢ R ∈ TosetRel → X = ⋃ X ∪ A ∪ B
8 dmexg ⊢ R ∈ TosetRel → dom ⁡ R ∈ V
9 1 8 eqeltrid ⊢ R ∈ TosetRel → X ∈ V
10 7 9 eqeltrrd ⊢ R ∈ TosetRel → ⋃ X ∪ A ∪ B ∈ V
11 uniexb ⊢ X ∪ A ∪ B ∈ V ↔ ⋃ X ∪ A ∪ B ∈ V
12 10 11 sylibr ⊢ R ∈ TosetRel → X ∪ A ∪ B ∈ V
13 ssexg ⊢ A ∪ B ⊆ X ∪ A ∪ B ∧ X ∪ A ∪ B ∈ V → A ∪ B ∈ V
14 6 12 13 sylancr ⊢ R ∈ TosetRel → A ∪ B ∈ V
15 ssexg ⊢ A ⊆ A ∪ B ∧ A ∪ B ∈ V → A ∈ V
16 5 14 15 sylancr ⊢ R ∈ TosetRel → A ∈ V
17 ssun2 ⊢ B ⊆ A ∪ B
18 ssexg ⊢ B ⊆ A ∪ B ∧ A ∪ B ∈ V → B ∈ V
19 17 14 18 sylancr ⊢ R ∈ TosetRel → B ∈ V
20 elfiun ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ V → z ∈ fi ⁡ A ∪ B ↔ z ∈ fi ⁡ A ∨ z ∈ fi ⁡ B ∨ ∃ m ∈ fi ⁡ A ∃ n ∈ fi ⁡ B z = m ∩ n
21 16 19 20 syl2anc ⊢ R ∈ TosetRel → z ∈ fi ⁡ A ∪ B ↔ z ∈ fi ⁡ A ∨ z ∈ fi ⁡ B ∨ ∃ m ∈ fi ⁡ A ∃ n ∈ fi ⁡ B z = m ∩ n
22 1 2 ordtbaslem ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A = A
23 22 5 eqsstrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A ⊆ A ∪ B
24 ssun1 ⊢ A ∪ B ⊆ A ∪ B ∪ C
25 23 24 sstrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A ⊆ A ∪ B ∪ C
26 25 sseld ⊢ R ∈ TosetRel → z ∈ fi ⁡ A → z ∈ A ∪ B ∪ C
27 cnvtsr ⊢ R ∈ TosetRel → R -1 ∈ TosetRel
28 df-rn ⊢ ran ⁡ R = dom ⁡ R -1
29 eqid ⊢ ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x = ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
30 28 29 ordtbaslem ⊢ R -1 ∈ TosetRel → fi ⁡ ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x = ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
31 27 30 syl ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x = ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
32 tsrps ⊢ R ∈ TosetRel → R ∈ PosetRel
33 1 psrn ⊢ R ∈ PosetRel → X = ran ⁡ R
34 32 33 syl ⊢ R ∈ TosetRel → X = ran ⁡ R
35 vex ⊢ y ∈ V
36 vex ⊢ x ∈ V
37 35 36 brcnv ⊢ y R -1 x ↔ x R y
38 37 bicomi ⊢ x R y ↔ y R -1 x
39 38 notbii ⊢ ¬ x R y ↔ ¬ y R -1 x
40 39 a1i ⊢ R ∈ TosetRel → ¬ x R y ↔ ¬ y R -1 x
41 34 40 rabeqbidv ⊢ R ∈ TosetRel → y ∈ X | ¬ x R y = y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
42 34 41 mpteq12dv ⊢ R ∈ TosetRel → x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y = x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
43 42 rneqd ⊢ R ∈ TosetRel → ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y = ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
44 3 43 eqtrid ⊢ R ∈ TosetRel → B = ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
45 44 fveq2d ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ B = fi ⁡ ran ⁡ x ∈ ran ⁡ R ⟼ y ∈ ran ⁡ R | ¬ y R -1 x
46 31 45 44 3eqtr4d ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ B = B
47 46 17 eqsstrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ B ⊆ A ∪ B
48 47 24 sstrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ B ⊆ A ∪ B ∪ C
49 48 sseld ⊢ R ∈ TosetRel → z ∈ fi ⁡ B → z ∈ A ∪ B ∪ C
50 ssun2 ⊢ C ⊆ A ∪ B ∪ C
51 22 2 eqtrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
52 51 eleq2d ⊢ R ∈ TosetRel → m ∈ fi ⁡ A ↔ m ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
53 breq2 ⊢ x = a → y R x ↔ y R a
54 53 notbid ⊢ x = a → ¬ y R x ↔ ¬ y R a
55 54 rabbidv ⊢ x = a → y ∈ X | ¬ y R x = y ∈ X | ¬ y R a
56 55 cbvmptv ⊢ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x = a ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a
57 56 elrnmpt ⊢ m ∈ V → m ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x ↔ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a
58 57 elv ⊢ m ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x ↔ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a
59 52 58 bitrdi ⊢ R ∈ TosetRel → m ∈ fi ⁡ A ↔ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a
60 46 3 eqtrdi ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ B = ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
61 60 eleq2d ⊢ R ∈ TosetRel → n ∈ fi ⁡ B ↔ n ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
62 breq1 ⊢ x = b → x R y ↔ b R y
63 62 notbid ⊢ x = b → ¬ x R y ↔ ¬ b R y
64 63 rabbidv ⊢ x = b → y ∈ X | ¬ x R y = y ∈ X | ¬ b R y
65 64 cbvmptv ⊢ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y = b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ b R y
66 65 elrnmpt ⊢ n ∈ V → n ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y ↔ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y
67 66 elv ⊢ n ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y ↔ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y
68 61 67 bitrdi ⊢ R ∈ TosetRel → n ∈ fi ⁡ B ↔ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y
69 59 68 anbi12d ⊢ R ∈ TosetRel → m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B ↔ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y
70 reeanv ⊢ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ n = y ∈ X | ¬ b R y ↔ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y
71 ineq12 ⊢ m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ n = y ∈ X | ¬ b R y → m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∩ y ∈ X | ¬ b R y
72 inrab ⊢ y ∈ X | ¬ y R a ∩ y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
73 71 72 eqtrdi ⊢ m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ n = y ∈ X | ¬ b R y → m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
74 73 reximi ⊢ ∃ b ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ n = y ∈ X | ¬ b R y → ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
75 74 reximi ⊢ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ n = y ∈ X | ¬ b R y → ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
76 70 75 sylbir ⊢ ∃ a ∈ X m = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ∃ b ∈ X n = y ∈ X | ¬ b R y → ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
77 69 76 biimtrdi ⊢ R ∈ TosetRel → m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
78 77 imp ⊢ R ∈ TosetRel ∧ m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
79 vex ⊢ m ∈ V
80 79 inex1 ⊢ m ∩ n ∈ V
81 eqid ⊢ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y = a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
82 81 elrnmpog ⊢ m ∩ n ∈ V → m ∩ n ∈ ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ↔ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
83 80 82 ax-mp ⊢ m ∩ n ∈ ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ↔ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X m ∩ n = y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
84 78 83 sylibr ⊢ R ∈ TosetRel ∧ m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → m ∩ n ∈ ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y
85 84 4 eleqtrrdi ⊢ R ∈ TosetRel ∧ m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → m ∩ n ∈ C
86 50 85 sselid ⊢ R ∈ TosetRel ∧ m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → m ∩ n ∈ A ∪ B ∪ C
87 eleq1 ⊢ z = m ∩ n → z ∈ A ∪ B ∪ C ↔ m ∩ n ∈ A ∪ B ∪ C
88 86 87 syl5ibrcom ⊢ R ∈ TosetRel ∧ m ∈ fi ⁡ A ∧ n ∈ fi ⁡ B → z = m ∩ n → z ∈ A ∪ B ∪ C
89 88 rexlimdvva ⊢ R ∈ TosetRel → ∃ m ∈ fi ⁡ A ∃ n ∈ fi ⁡ B z = m ∩ n → z ∈ A ∪ B ∪ C
90 26 49 89 3jaod ⊢ R ∈ TosetRel → z ∈ fi ⁡ A ∨ z ∈ fi ⁡ B ∨ ∃ m ∈ fi ⁡ A ∃ n ∈ fi ⁡ B z = m ∩ n → z ∈ A ∪ B ∪ C
91 21 90 sylbid ⊢ R ∈ TosetRel → z ∈ fi ⁡ A ∪ B → z ∈ A ∪ B ∪ C
92 91 ssrdv ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A ∪ B ⊆ A ∪ B ∪ C
93 ssfii ⊢ A ∪ B ∈ V → A ∪ B ⊆ fi ⁡ A ∪ B
94 14 93 syl ⊢ R ∈ TosetRel → A ∪ B ⊆ fi ⁡ A ∪ B
95 94 adantr ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → A ∪ B ⊆ fi ⁡ A ∪ B
96 simprl ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → a ∈ X
97 eqidd ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R a
98 55 rspceeqv ⊢ a ∈ X ∧ y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R a → ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R x
99 96 97 98 syl2anc ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R x
100 9 adantr ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → X ∈ V
101 rabexg ⊢ X ∈ V → y ∈ X | ¬ y R a ∈ V
102 eqid ⊢ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x = x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
103 102 elrnmpt ⊢ y ∈ X | ¬ y R a ∈ V → y ∈ X | ¬ y R a ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x ↔ ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R x
104 100 101 103 3syl ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x ↔ ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ y R a = y ∈ X | ¬ y R x
105 99 104 mpbird ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R x
106 105 2 eleqtrrdi ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∈ A
107 5 106 sselid ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∈ A ∪ B
108 95 107 sseldd ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∈ fi ⁡ A ∪ B
109 simprr ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → b ∈ X
110 eqidd ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ b R y
111 64 rspceeqv ⊢ b ∈ X ∧ y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ b R y → ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ x R y
112 109 110 111 syl2anc ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ x R y
113 rabexg ⊢ X ∈ V → y ∈ X | ¬ b R y ∈ V
114 eqid ⊢ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y = x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
115 114 elrnmpt ⊢ y ∈ X | ¬ b R y ∈ V → y ∈ X | ¬ b R y ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y ↔ ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ x R y
116 100 113 115 3syl ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y ↔ ∃ x ∈ X y ∈ X | ¬ b R y = y ∈ X | ¬ x R y
117 112 116 mpbird ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y ∈ ran ⁡ x ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ x R y
118 117 3 eleqtrrdi ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y ∈ B
119 17 118 sselid ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y ∈ A ∪ B
120 95 119 sseldd ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B
121 fiin ⊢ y ∈ X | ¬ y R a ∈ fi ⁡ A ∪ B ∧ y ∈ X | ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B → y ∈ X | ¬ y R a ∩ y ∈ X | ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B
122 108 120 121 syl2anc ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∩ y ∈ X | ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B
123 72 122 eqeltrrid ⊢ R ∈ TosetRel ∧ a ∈ X ∧ b ∈ X → y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B
124 123 ralrimivva ⊢ R ∈ TosetRel → ∀ a ∈ X ∀ b ∈ X y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B
125 81 fmpo ⊢ ∀ a ∈ X ∀ b ∈ X y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ∈ fi ⁡ A ∪ B ↔ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y : X × X ⟶ fi ⁡ A ∪ B
126 124 125 sylib ⊢ R ∈ TosetRel → a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y : X × X ⟶ fi ⁡ A ∪ B
127 126 frnd ⊢ R ∈ TosetRel → ran ⁡ a ∈ X , b ∈ X ⟼ y ∈ X | ¬ y R a ∧ ¬ b R y ⊆ fi ⁡ A ∪ B
128 4 127 eqsstrid ⊢ R ∈ TosetRel → C ⊆ fi ⁡ A ∪ B
129 94 128 unssd ⊢ R ∈ TosetRel → A ∪ B ∪ C ⊆ fi ⁡ A ∪ B
130 92 129 eqssd ⊢ R ∈ TosetRel → fi ⁡ A ∪ B = A ∪ B ∪ C