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Theorem permaxinf2lem

Description: Lemma for permaxinf2 . (Contributed by Eric Schmidt, 6-Nov-2025)

Ref Expression
Hypotheses permmodel.1 ⊢ F : V ⟶ 1-1 onto V
permmodel.2 ⊢ R = F -1 ∘ E
permaxinf2lem.3 ⊢ Z = rec ⁡ v ∈ V ⟼ F -1 ⁡ F ⁡ v ∪ v F -1 ⁡ ∅ ω
Assertion permaxinf2lem ⊢ ∃ x ∃ y y R x ∧ ∀ z ¬ z R y ∧ ∀ y y R x → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 permmodel.1 ⊢ F : V ⟶ 1-1 onto V
2 permmodel.2 ⊢ R = F -1 ∘ E
3 permaxinf2lem.3 ⊢ Z = rec ⁡ v ∈ V ⟼ F -1 ⁡ F ⁡ v ∪ v F -1 ⁡ ∅ ω
4 fvex ⊢ F -1 ⁡ Z ∈ V
5 breq2 ⊢ x = F -1 ⁡ Z → y R x ↔ y R F -1 ⁡ Z
6 5 anbi1d ⊢ x = F -1 ⁡ Z → y R x ∧ ∀ z ¬ z R y ↔ y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y
7 6 exbidv ⊢ x = F -1 ⁡ Z → ∃ y y R x ∧ ∀ z ¬ z R y ↔ ∃ y y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y
8 breq2 ⊢ x = F -1 ⁡ Z → z R x ↔ z R F -1 ⁡ Z
9 8 anbi1d ⊢ x = F -1 ⁡ Z → z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
10 9 exbidv ⊢ x = F -1 ⁡ Z → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
11 5 10 imbi12d ⊢ x = F -1 ⁡ Z → y R x → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
12 11 albidv ⊢ x = F -1 ⁡ Z → ∀ y y R x → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ ∀ y y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
13 7 12 anbi12d ⊢ x = F -1 ⁡ Z → ∃ y y R x ∧ ∀ z ¬ z R y ∧ ∀ y y R x → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ ∃ y y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y ∧ ∀ y y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
14 fvex ⊢ F -1 ⁡ ∅ ∈ V
15 breq1 ⊢ y = F -1 ⁡ ∅ → y R F -1 ⁡ Z ↔ F -1 ⁡ ∅ R F -1 ⁡ Z
16 breq2 ⊢ y = F -1 ⁡ ∅ → z R y ↔ z R F -1 ⁡ ∅
17 16 notbid ⊢ y = F -1 ⁡ ∅ → ¬ z R y ↔ ¬ z R F -1 ⁡ ∅
18 17 albidv ⊢ y = F -1 ⁡ ∅ → ∀ z ¬ z R y ↔ ∀ z ¬ z R F -1 ⁡ ∅
19 15 18 anbi12d ⊢ y = F -1 ⁡ ∅ → y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y ↔ F -1 ⁡ ∅ R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R F -1 ⁡ ∅
20 orbitinit ⊢ F -1 ⁡ ∅ ∈ V → F -1 ⁡ ∅ ∈ rec ⁡ v ∈ V ⟼ F -1 ⁡ F ⁡ v ∪ v F -1 ⁡ ∅ ω
21 20 3 eleqtrrdi ⊢ F -1 ⁡ ∅ ∈ V → F -1 ⁡ ∅ ∈ Z
22 14 21 ax-mp ⊢ F -1 ⁡ ∅ ∈ Z
23 orbitex ⊢ rec ⁡ v ∈ V ⟼ F -1 ⁡ F ⁡ v ∪ v F -1 ⁡ ∅ ω ∈ V
24 3 23 eqeltri ⊢ Z ∈ V
25 1 2 14 24 brpermmodelcnv ⊢ F -1 ⁡ ∅ R F -1 ⁡ Z ↔ F -1 ⁡ ∅ ∈ Z
26 22 25 mpbir ⊢ F -1 ⁡ ∅ R F -1 ⁡ Z
27 noel ⊢ ¬ z ∈ ∅
28 vex ⊢ z ∈ V
29 0ex ⊢ ∅ ∈ V
30 1 2 28 29 brpermmodelcnv ⊢ z R F -1 ⁡ ∅ ↔ z ∈ ∅
31 27 30 mtbir ⊢ ¬ z R F -1 ⁡ ∅
32 31 ax-gen ⊢ ∀ z ¬ z R F -1 ⁡ ∅
33 26 32 pm3.2i ⊢ F -1 ⁡ ∅ R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R F -1 ⁡ ∅
34 14 19 33 ceqsexv2d ⊢ ∃ y y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y
35 fvex ⊢ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ∈ V
36 nfcv ⊢ Ⅎ _ v y
37 nfcv ⊢ Ⅎ _ v F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y
38 fveq2 ⊢ v = y → F ⁡ v = F ⁡ y
39 sneq ⊢ v = y → v = y
40 38 39 uneq12d ⊢ v = y → F ⁡ v ∪ v = F ⁡ y ∪ y
41 40 fveq2d ⊢ v = y → F -1 ⁡ F ⁡ v ∪ v = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y
42 36 37 3 41 orbitclmpt ⊢ y ∈ Z ∧ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ∈ V → F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ∈ Z
43 35 42 mpan2 ⊢ y ∈ Z → F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ∈ Z
44 vex ⊢ y ∈ V
45 1 2 44 24 brpermmodelcnv ⊢ y R F -1 ⁡ Z ↔ y ∈ Z
46 1 2 35 24 brpermmodelcnv ⊢ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y R F -1 ⁡ Z ↔ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ∈ Z
47 43 45 46 3imtr4i ⊢ y R F -1 ⁡ Z → F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y R F -1 ⁡ Z
48 vex ⊢ w ∈ V
49 fvex ⊢ F ⁡ y ∈ V
50 vsnex ⊢ y ∈ V
51 49 50 unex ⊢ F ⁡ y ∪ y ∈ V
52 1 2 48 51 brpermmodelcnv ⊢ w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w ∈ F ⁡ y ∪ y
53 elun ⊢ w ∈ F ⁡ y ∪ y ↔ w ∈ F ⁡ y ∨ w ∈ y
54 1 2 48 44 brpermmodel ⊢ w R y ↔ w ∈ F ⁡ y
55 54 bicomi ⊢ w ∈ F ⁡ y ↔ w R y
56 velsn ⊢ w ∈ y ↔ w = y
57 55 56 orbi12i ⊢ w ∈ F ⁡ y ∨ w ∈ y ↔ w R y ∨ w = y
58 52 53 57 3bitri ⊢ w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y
59 58 ax-gen ⊢ ∀ w w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y
60 breq1 ⊢ z = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y → z R F -1 ⁡ Z ↔ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y R F -1 ⁡ Z
61 breq2 ⊢ z = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y → w R z ↔ w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y
62 61 bibi1d ⊢ z = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y → w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y
63 62 albidv ⊢ z = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y → ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ ∀ w w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y
64 60 63 anbi12d ⊢ z = F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y → z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y ↔ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y
65 35 64 spcev ⊢ F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R F -1 ⁡ F ⁡ y ∪ y ↔ w R y ∨ w = y → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
66 47 59 65 sylancl ⊢ y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
67 66 ax-gen ⊢ ∀ y y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
68 34 67 pm3.2i ⊢ ∃ y y R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ z ¬ z R y ∧ ∀ y y R F -1 ⁡ Z → ∃ z z R F -1 ⁡ Z ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y
69 4 13 68 ceqsexv2d ⊢ ∃ x ∃ y y R x ∧ ∀ z ¬ z R y ∧ ∀ y y R x → ∃ z z R x ∧ ∀ w w R z ↔ w R y ∨ w = y