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Theorem unelldsys

Description: Lambda-systems are closed under disjoint set unions. (Contributed by Thierry Arnoux, 21-Jun-2020)

Ref Expression
Hypotheses isldsys.l ⊢ L = s ∈ 𝒫 𝒫 O | ∅ ∈ s ∧ ∀ x ∈ s O ∖ x ∈ s ∧ ∀ x ∈ 𝒫 s x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s
unelldsys.s ⊢ φ → S ∈ L
unelldsys.a ⊢ φ → A ∈ S
unelldsys.b ⊢ φ → B ∈ S
unelldsys.c ⊢ φ → A ∩ B = ∅
Assertion unelldsys ⊢ φ → A ∪ B ∈ S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isldsys.l ⊢ L = s ∈ 𝒫 𝒫 O | ∅ ∈ s ∧ ∀ x ∈ s O ∖ x ∈ s ∧ ∀ x ∈ 𝒫 s x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s
2 unelldsys.s ⊢ φ → S ∈ L
3 unelldsys.a ⊢ φ → A ∈ S
4 unelldsys.b ⊢ φ → B ∈ S
5 unelldsys.c ⊢ φ → A ∩ B = ∅
6 uneq1 ⊢ A = ∅ → A ∪ B = ∅ ∪ B
7 6 adantl ⊢ φ ∧ A = ∅ → A ∪ B = ∅ ∪ B
8 uncom ⊢ B ∪ ∅ = ∅ ∪ B
9 un0 ⊢ B ∪ ∅ = B
10 8 9 eqtr3i ⊢ ∅ ∪ B = B
11 7 10 eqtrdi ⊢ φ ∧ A = ∅ → A ∪ B = B
12 4 adantr ⊢ φ ∧ A = ∅ → B ∈ S
13 11 12 eqeltrd ⊢ φ ∧ A = ∅ → A ∪ B ∈ S
14 uniprg ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → ⋃ A B = A ∪ B
15 3 4 14 syl2anc ⊢ φ → ⋃ A B = A ∪ B
16 15 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → ⋃ A B = A ∪ B
17 prct ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → A B ≼ ω
18 3 4 17 syl2anc ⊢ φ → A B ≼ ω
19 18 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A B ≼ ω
20 5 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A ∩ B = ∅
21 3 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A ∈ S
22 4 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → B ∈ S
23 n0 ⊢ A ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ A
24 23 bilani ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → ∃ z z ∈ A
25 disjel ⊢ A ∩ B = ∅ ∧ z ∈ A → ¬ z ∈ B
26 5 25 sylan ⊢ φ ∧ z ∈ A → ¬ z ∈ B
27 nelne1 ⊢ z ∈ A ∧ ¬ z ∈ B → A ≠ B
28 27 adantll ⊢ φ ∧ z ∈ A ∧ ¬ z ∈ B → A ≠ B
29 26 28 mpdan ⊢ φ ∧ z ∈ A → A ≠ B
30 29 adantlr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ ∧ z ∈ A → A ≠ B
31 24 30 exlimddv ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A ≠ B
32 id ⊢ y = A → y = A
33 id ⊢ y = B → y = B
34 32 33 disjprg ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → Disj y ∈ A B y ↔ A ∩ B = ∅
35 21 22 31 34 syl3anc ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → Disj y ∈ A B y ↔ A ∩ B = ∅
36 20 35 mpbird ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → Disj y ∈ A B y
37 breq1 ⊢ z = A B → z ≼ ω ↔ A B ≼ ω
38 disjeq1 ⊢ z = A B → Disj y ∈ z y ↔ Disj y ∈ A B y
39 37 38 anbi12d ⊢ z = A B → z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y ↔ A B ≼ ω ∧ Disj y ∈ A B y
40 unieq ⊢ z = A B → ⋃ z = ⋃ A B
41 40 eleq1d ⊢ z = A B → ⋃ z ∈ S ↔ ⋃ A B ∈ S
42 39 41 imbi12d ⊢ z = A B → z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ S ↔ A B ≼ ω ∧ Disj y ∈ A B y → ⋃ A B ∈ S
43 biid ⊢ ∅ ∈ s ↔ ∅ ∈ s
44 difeq2 ⊢ x = z → O ∖ x = O ∖ z
45 44 eleq1d ⊢ x = z → O ∖ x ∈ s ↔ O ∖ z ∈ s
46 45 cbvralvw ⊢ ∀ x ∈ s O ∖ x ∈ s ↔ ∀ z ∈ s O ∖ z ∈ s
47 breq1 ⊢ x = z → x ≼ ω ↔ z ≼ ω
48 disjeq1 ⊢ x = z → Disj y ∈ x y ↔ Disj y ∈ z y
49 47 48 anbi12d ⊢ x = z → x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y ↔ z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y
50 unieq ⊢ x = z → ⋃ x = ⋃ z
51 50 eleq1d ⊢ x = z → ⋃ x ∈ s ↔ ⋃ z ∈ s
52 49 51 imbi12d ⊢ x = z → x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s ↔ z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ s
53 52 cbvralvw ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 s x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s ↔ ∀ z ∈ 𝒫 s z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ s
54 43 46 53 3anbi123i ⊢ ∅ ∈ s ∧ ∀ x ∈ s O ∖ x ∈ s ∧ ∀ x ∈ 𝒫 s x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s ↔ ∅ ∈ s ∧ ∀ z ∈ s O ∖ z ∈ s ∧ ∀ z ∈ 𝒫 s z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ s
55 54 rabbii ⊢ s ∈ 𝒫 𝒫 O | ∅ ∈ s ∧ ∀ x ∈ s O ∖ x ∈ s ∧ ∀ x ∈ 𝒫 s x ≼ ω ∧ Disj y ∈ x y → ⋃ x ∈ s = s ∈ 𝒫 𝒫 O | ∅ ∈ s ∧ ∀ z ∈ s O ∖ z ∈ s ∧ ∀ z ∈ 𝒫 s z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ s
56 1 55 eqtri ⊢ L = s ∈ 𝒫 𝒫 O | ∅ ∈ s ∧ ∀ z ∈ s O ∖ z ∈ s ∧ ∀ z ∈ 𝒫 s z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ s
57 56 isldsys ⊢ S ∈ L ↔ S ∈ 𝒫 𝒫 O ∧ ∅ ∈ S ∧ ∀ z ∈ S O ∖ z ∈ S ∧ ∀ z ∈ 𝒫 S z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ S
58 2 57 sylib ⊢ φ → S ∈ 𝒫 𝒫 O ∧ ∅ ∈ S ∧ ∀ z ∈ S O ∖ z ∈ S ∧ ∀ z ∈ 𝒫 S z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ S
59 58 simprd ⊢ φ → ∅ ∈ S ∧ ∀ z ∈ S O ∖ z ∈ S ∧ ∀ z ∈ 𝒫 S z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ S
60 59 simp3d ⊢ φ → ∀ z ∈ 𝒫 S z ≼ ω ∧ Disj y ∈ z y → ⋃ z ∈ S
61 prelpwi ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → A B ∈ 𝒫 S
62 3 4 61 syl2anc ⊢ φ → A B ∈ 𝒫 S
63 42 60 62 rspcdva ⊢ φ → A B ≼ ω ∧ Disj y ∈ A B y → ⋃ A B ∈ S
64 63 adantr ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A B ≼ ω ∧ Disj y ∈ A B y → ⋃ A B ∈ S
65 19 36 64 mp2and ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → ⋃ A B ∈ S
66 16 65 eqeltrrd ⊢ φ ∧ A ≠ ∅ → A ∪ B ∈ S
67 13 66 pm2.61dane ⊢ φ → A ∪ B ∈ S