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Theorem reclem2pr

Description: Lemma for Proposition 9-3.7 of Gleason p. 124. (Contributed by NM, 30-Apr-1996) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypothesis reclempr.1 ⊢ B = x | ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
Assertion reclem2pr ⊢ A ∈ 𝑷 → B ∈ 𝑷

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 reclempr.1 ⊢ B = x | ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
2 prpssnq ⊢ A ∈ 𝑷 → A ⊂ 𝑸
3 pssnel ⊢ A ⊂ 𝑸 → ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A
4 recclnq ⊢ x ∈ 𝑸 → * 𝑸 ⁡ x ∈ 𝑸
5 nsmallnq ⊢ * 𝑸 ⁡ x ∈ 𝑸 → ∃ z z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x
6 4 5 syl ⊢ x ∈ 𝑸 → ∃ z z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x
7 6 adantr ⊢ x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → ∃ z z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x
8 recrecnq ⊢ x ∈ 𝑸 → * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x = x
9 8 eleq1d ⊢ x ∈ 𝑸 → * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A ↔ x ∈ A
10 9 notbid ⊢ x ∈ 𝑸 → ¬ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A ↔ ¬ x ∈ A
11 10 anbi2d ⊢ x ∈ 𝑸 → z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A ↔ z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ x ∈ A
12 fvex ⊢ * 𝑸 ⁡ x ∈ V
13 breq2 ⊢ y = * 𝑸 ⁡ x → z < 𝑸 y ↔ z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x
14 fveq2 ⊢ y = * 𝑸 ⁡ x → * 𝑸 ⁡ y = * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x
15 14 eleq1d ⊢ y = * 𝑸 ⁡ x → * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
16 15 notbid ⊢ y = * 𝑸 ⁡ x → ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ ¬ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
17 13 16 anbi12d ⊢ y = * 𝑸 ⁡ x → z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
18 12 17 spcev ⊢ z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
19 11 18 biimtrrdi ⊢ x ∈ 𝑸 → z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ x ∈ A → ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
20 vex ⊢ z ∈ V
21 breq1 ⊢ x = z → x < 𝑸 y ↔ z < 𝑸 y
22 21 anbi1d ⊢ x = z → x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
23 22 exbidv ⊢ x = z → ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
24 20 23 1 elab2 ⊢ z ∈ B ↔ ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
25 19 24 imbitrrdi ⊢ x ∈ 𝑸 → z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x ∧ ¬ x ∈ A → z ∈ B
26 25 expcomd ⊢ x ∈ 𝑸 → ¬ x ∈ A → z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x → z ∈ B
27 26 imp ⊢ x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x → z ∈ B
28 27 eximdv ⊢ x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → ∃ z z < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x → ∃ z z ∈ B
29 7 28 mpd ⊢ x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → ∃ z z ∈ B
30 n0 ⊢ B ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ B
31 29 30 sylibr ⊢ x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → B ≠ ∅
32 31 exlimiv ⊢ ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ A → B ≠ ∅
33 2 3 32 3syl ⊢ A ∈ 𝑷 → B ≠ ∅
34 0pss ⊢ ∅ ⊂ B ↔ B ≠ ∅
35 33 34 sylibr ⊢ A ∈ 𝑷 → ∅ ⊂ B
36 prn0 ⊢ A ∈ 𝑷 → A ≠ ∅
37 elprnq ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → z ∈ 𝑸
38 recrecnq ⊢ z ∈ 𝑸 → * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z = z
39 38 eleq1d ⊢ z ∈ 𝑸 → * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A ↔ z ∈ A
40 39 anbi2d ⊢ z ∈ 𝑸 → A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A ↔ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A
41 37 40 syl ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A ↔ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A
42 fvex ⊢ * 𝑸 ⁡ z ∈ V
43 fveq2 ⊢ x = * 𝑸 ⁡ z → * 𝑸 ⁡ x = * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z
44 43 eleq1d ⊢ x = * 𝑸 ⁡ z → * 𝑸 ⁡ x ∈ A ↔ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A
45 44 anbi2d ⊢ x = * 𝑸 ⁡ z → A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A ↔ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A
46 42 45 spcev ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ * 𝑸 ⁡ z ∈ A → ∃ x A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
47 41 46 biimtrrdi ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → ∃ x A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
48 47 pm2.43i ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → ∃ x A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A
49 elprnq ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → * 𝑸 ⁡ x ∈ 𝑸
50 dmrecnq ⊢ dom ⁡ * 𝑸 = 𝑸
51 0nnq ⊢ ¬ ∅ ∈ 𝑸
52 50 51 ndmfvrcl ⊢ * 𝑸 ⁡ x ∈ 𝑸 → x ∈ 𝑸
53 49 52 syl ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → x ∈ 𝑸
54 ltrnq ⊢ x < 𝑸 y ↔ * 𝑸 ⁡ y < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x
55 prcdnq ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → * 𝑸 ⁡ y < 𝑸 * 𝑸 ⁡ x → * 𝑸 ⁡ y ∈ A
56 54 55 biimtrid ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → x < 𝑸 y → * 𝑸 ⁡ y ∈ A
57 56 alrimiv ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → ∀ y x < 𝑸 y → * 𝑸 ⁡ y ∈ A
58 1 eqabri ⊢ x ∈ B ↔ ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
59 exanali ⊢ ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ ¬ ∀ y x < 𝑸 y → * 𝑸 ⁡ y ∈ A
60 58 59 bitri ⊢ x ∈ B ↔ ¬ ∀ y x < 𝑸 y → * 𝑸 ⁡ y ∈ A
61 60 con2bii ⊢ ∀ y x < 𝑸 y → * 𝑸 ⁡ y ∈ A ↔ ¬ x ∈ B
62 57 61 sylib ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → ¬ x ∈ B
63 53 62 jca ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
64 63 eximi ⊢ ∃ x A ∈ 𝑷 ∧ * 𝑸 ⁡ x ∈ A → ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
65 48 64 syl ⊢ A ∈ 𝑷 ∧ z ∈ A → ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
66 65 ex ⊢ A ∈ 𝑷 → z ∈ A → ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
67 66 exlimdv ⊢ A ∈ 𝑷 → ∃ z z ∈ A → ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
68 n0 ⊢ A ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ A
69 nss ⊢ ¬ 𝑸 ⊆ B ↔ ∃ x x ∈ 𝑸 ∧ ¬ x ∈ B
70 67 68 69 3imtr4g ⊢ A ∈ 𝑷 → A ≠ ∅ → ¬ 𝑸 ⊆ B
71 36 70 mpd ⊢ A ∈ 𝑷 → ¬ 𝑸 ⊆ B
72 ltrelnq ⊢ < 𝑸 ⊆ 𝑸 × 𝑸
73 72 brel ⊢ x < 𝑸 y → x ∈ 𝑸 ∧ y ∈ 𝑸
74 73 simpld ⊢ x < 𝑸 y → x ∈ 𝑸
75 74 adantr ⊢ x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → x ∈ 𝑸
76 75 exlimiv ⊢ ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → x ∈ 𝑸
77 58 76 sylbi ⊢ x ∈ B → x ∈ 𝑸
78 77 ssriv ⊢ B ⊆ 𝑸
79 71 78 jctil ⊢ A ∈ 𝑷 → B ⊆ 𝑸 ∧ ¬ 𝑸 ⊆ B
80 dfpss3 ⊢ B ⊂ 𝑸 ↔ B ⊆ 𝑸 ∧ ¬ 𝑸 ⊆ B
81 79 80 sylibr ⊢ A ∈ 𝑷 → B ⊂ 𝑸
82 35 81 jca ⊢ A ∈ 𝑷 → ∅ ⊂ B ∧ B ⊂ 𝑸
83 ltsonq ⊢ < 𝑸 Or 𝑸
84 83 72 sotri ⊢ z < 𝑸 x ∧ x < 𝑸 y → z < 𝑸 y
85 84 ex ⊢ z < 𝑸 x → x < 𝑸 y → z < 𝑸 y
86 85 anim1d ⊢ z < 𝑸 x → x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
87 86 eximdv ⊢ z < 𝑸 x → ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
88 87 58 24 3imtr4g ⊢ z < 𝑸 x → x ∈ B → z ∈ B
89 88 com12 ⊢ x ∈ B → z < 𝑸 x → z ∈ B
90 89 alrimiv ⊢ x ∈ B → ∀ z z < 𝑸 x → z ∈ B
91 nfe1 ⊢ Ⅎ y ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
92 91 nfab ⊢ Ⅎ _ y x | ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
93 1 92 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ y B
94 nfv ⊢ Ⅎ y x < 𝑸 z
95 93 94 nfrexw ⊢ Ⅎ y ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
96 19.8a ⊢ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → ∃ y z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A
97 96 24 sylibr ⊢ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → z ∈ B
98 97 adantll ⊢ x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → z ∈ B
99 simpll ⊢ x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → x < 𝑸 z
100 98 99 jca ⊢ x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
101 100 expcom ⊢ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y → z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
102 101 eximdv ⊢ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → ∃ z x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y → ∃ z z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
103 ltbtwnnq ⊢ x < 𝑸 y ↔ ∃ z x < 𝑸 z ∧ z < 𝑸 y
104 df-rex ⊢ ∃ z ∈ B x < 𝑸 z ↔ ∃ z z ∈ B ∧ x < 𝑸 z
105 102 103 104 3imtr4g ⊢ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → x < 𝑸 y → ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
106 105 impcom ⊢ x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
107 95 106 exlimi ⊢ ∃ y x < 𝑸 y ∧ ¬ * 𝑸 ⁡ y ∈ A → ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
108 58 107 sylbi ⊢ x ∈ B → ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
109 90 108 jca ⊢ x ∈ B → ∀ z z < 𝑸 x → z ∈ B ∧ ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
110 109 rgen ⊢ ∀ x ∈ B ∀ z z < 𝑸 x → z ∈ B ∧ ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
111 elnp ⊢ B ∈ 𝑷 ↔ ∅ ⊂ B ∧ B ⊂ 𝑸 ∧ ∀ x ∈ B ∀ z z < 𝑸 x → z ∈ B ∧ ∃ z ∈ B x < 𝑸 z
112 82 110 111 sylanblrc ⊢ A ∈ 𝑷 → B ∈ 𝑷