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Theorem swoer

Description: Incomparability under a strict weak partial order is an equivalence relation. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Jul-2014) (Revised by Mario Carneiro, 12-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses swoer.1 ⊢ R = X × X ∖ < ˙ ∪ < ˙ -1
swoer.2 ⊢ φ ∧ y ∈ X ∧ z ∈ X → y < ˙ z → ¬ z < ˙ y
swoer.3 ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ X → x < ˙ y → x < ˙ z ∨ z < ˙ y
Assertion swoer ⊢ φ → R Er X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 swoer.1 ⊢ R = X × X ∖ < ˙ ∪ < ˙ -1
2 swoer.2 ⊢ φ ∧ y ∈ X ∧ z ∈ X → y < ˙ z → ¬ z < ˙ y
3 swoer.3 ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ X → x < ˙ y → x < ˙ z ∨ z < ˙ y
4 difss ⊢ X × X ∖ < ˙ ∪ < ˙ -1 ⊆ X × X
5 1 4 eqsstri ⊢ R ⊆ X × X
6 relxp ⊢ Rel ⁡ X × X
7 relss ⊢ R ⊆ X × X → Rel ⁡ X × X → Rel ⁡ R
8 5 6 7 mp2 ⊢ Rel ⁡ R
9 8 a1i ⊢ φ → Rel ⁡ R
10 simpr ⊢ φ ∧ u R v → u R v
11 orcom ⊢ u < ˙ v ∨ v < ˙ u ↔ v < ˙ u ∨ u < ˙ v
12 11 a1i ⊢ φ ∧ u R v → u < ˙ v ∨ v < ˙ u ↔ v < ˙ u ∨ u < ˙ v
13 12 notbid ⊢ φ ∧ u R v → ¬ u < ˙ v ∨ v < ˙ u ↔ ¬ v < ˙ u ∨ u < ˙ v
14 5 ssbri ⊢ u R v → u X × X v
15 14 adantl ⊢ φ ∧ u R v → u X × X v
16 brxp ⊢ u X × X v ↔ u ∈ X ∧ v ∈ X
17 15 16 sylib ⊢ φ ∧ u R v → u ∈ X ∧ v ∈ X
18 1 brdifun ⊢ u ∈ X ∧ v ∈ X → u R v ↔ ¬ u < ˙ v ∨ v < ˙ u
19 17 18 syl ⊢ φ ∧ u R v → u R v ↔ ¬ u < ˙ v ∨ v < ˙ u
20 17 simprd ⊢ φ ∧ u R v → v ∈ X
21 17 simpld ⊢ φ ∧ u R v → u ∈ X
22 1 brdifun ⊢ v ∈ X ∧ u ∈ X → v R u ↔ ¬ v < ˙ u ∨ u < ˙ v
23 20 21 22 syl2anc ⊢ φ ∧ u R v → v R u ↔ ¬ v < ˙ u ∨ u < ˙ v
24 13 19 23 3bitr4d ⊢ φ ∧ u R v → u R v ↔ v R u
25 10 24 mpbid ⊢ φ ∧ u R v → v R u
26 simprl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u R v
27 14 ad2antrl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u X × X v
28 16 simplbi ⊢ u X × X v → u ∈ X
29 27 28 syl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u ∈ X
30 16 simprbi ⊢ u X × X v → v ∈ X
31 27 30 syl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → v ∈ X
32 29 31 18 syl2anc ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u R v ↔ ¬ u < ˙ v ∨ v < ˙ u
33 26 32 mpbid ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → ¬ u < ˙ v ∨ v < ˙ u
34 simprr ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → v R w
35 5 brel ⊢ v R w → v ∈ X ∧ w ∈ X
36 35 simprd ⊢ v R w → w ∈ X
37 34 36 syl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → w ∈ X
38 1 brdifun ⊢ v ∈ X ∧ w ∈ X → v R w ↔ ¬ v < ˙ w ∨ w < ˙ v
39 31 37 38 syl2anc ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → v R w ↔ ¬ v < ˙ w ∨ w < ˙ v
40 34 39 mpbid ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → ¬ v < ˙ w ∨ w < ˙ v
41 simpl ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → φ
42 3 swopolem ⊢ φ ∧ u ∈ X ∧ w ∈ X ∧ v ∈ X → u < ˙ w → u < ˙ v ∨ v < ˙ w
43 41 29 37 31 42 syl13anc ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u < ˙ w → u < ˙ v ∨ v < ˙ w
44 3 swopolem ⊢ φ ∧ w ∈ X ∧ u ∈ X ∧ v ∈ X → w < ˙ u → w < ˙ v ∨ v < ˙ u
45 41 37 29 31 44 syl13anc ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → w < ˙ u → w < ˙ v ∨ v < ˙ u
46 orcom ⊢ v < ˙ u ∨ w < ˙ v ↔ w < ˙ v ∨ v < ˙ u
47 45 46 imbitrrdi ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → w < ˙ u → v < ˙ u ∨ w < ˙ v
48 43 47 orim12d ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u < ˙ w ∨ w < ˙ u → u < ˙ v ∨ v < ˙ w ∨ v < ˙ u ∨ w < ˙ v
49 or4 ⊢ u < ˙ v ∨ v < ˙ w ∨ v < ˙ u ∨ w < ˙ v ↔ u < ˙ v ∨ v < ˙ u ∨ v < ˙ w ∨ w < ˙ v
50 48 49 imbitrdi ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u < ˙ w ∨ w < ˙ u → u < ˙ v ∨ v < ˙ u ∨ v < ˙ w ∨ w < ˙ v
51 33 40 50 mtord ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → ¬ u < ˙ w ∨ w < ˙ u
52 1 brdifun ⊢ u ∈ X ∧ w ∈ X → u R w ↔ ¬ u < ˙ w ∨ w < ˙ u
53 29 37 52 syl2anc ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u R w ↔ ¬ u < ˙ w ∨ w < ˙ u
54 51 53 mpbird ⊢ φ ∧ u R v ∧ v R w → u R w
55 2 3 swopo ⊢ φ → < ˙ Po X
56 poirr ⊢ < ˙ Po X ∧ u ∈ X → ¬ u < ˙ u
57 55 56 sylan ⊢ φ ∧ u ∈ X → ¬ u < ˙ u
58 pm1.2 ⊢ u < ˙ u ∨ u < ˙ u → u < ˙ u
59 57 58 nsyl ⊢ φ ∧ u ∈ X → ¬ u < ˙ u ∨ u < ˙ u
60 simpr ⊢ φ ∧ u ∈ X → u ∈ X
61 1 brdifun ⊢ u ∈ X ∧ u ∈ X → u R u ↔ ¬ u < ˙ u ∨ u < ˙ u
62 60 60 61 syl2anc ⊢ φ ∧ u ∈ X → u R u ↔ ¬ u < ˙ u ∨ u < ˙ u
63 59 62 mpbird ⊢ φ ∧ u ∈ X → u R u
64 5 ssbri ⊢ u R u → u X × X u
65 brxp ⊢ u X × X u ↔ u ∈ X ∧ u ∈ X
66 65 simplbi ⊢ u X × X u → u ∈ X
67 64 66 syl ⊢ u R u → u ∈ X
68 67 adantl ⊢ φ ∧ u R u → u ∈ X
69 63 68 impbida ⊢ φ → u ∈ X ↔ u R u
70 9 25 54 69 iserd ⊢ φ → R Er X