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Theorem ipodrsima

Description: The monotone image of a directed set. (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses ipodrsima.f ( 𝜑𝐹 Fn 𝒫 𝐴 )
ipodrsima.m ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) )
ipodrsima.d ( 𝜑 → ( toInc ‘ 𝐵 ) ∈ Dirset )
ipodrsima.s ( 𝜑𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 )
ipodrsima.a ( 𝜑 → ( 𝐹𝐵 ) ∈ 𝑉 )
Assertion ipodrsima ( 𝜑 → ( toInc ‘ ( 𝐹𝐵 ) ) ∈ Dirset )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ipodrsima.f ( 𝜑𝐹 Fn 𝒫 𝐴 )
2 ipodrsima.m ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) )
3 ipodrsima.d ( 𝜑 → ( toInc ‘ 𝐵 ) ∈ Dirset )
4 ipodrsima.s ( 𝜑𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 )
5 ipodrsima.a ( 𝜑 → ( 𝐹𝐵 ) ∈ 𝑉 )
6 5 elexd ( 𝜑 → ( 𝐹𝐵 ) ∈ V )
7 isipodrs ( ( toInc ‘ 𝐵 ) ∈ Dirset ↔ ( 𝐵 ∈ V ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 ) )
8 3 7 sylib ( 𝜑 → ( 𝐵 ∈ V ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 ) )
9 8 simp2d ( 𝜑𝐵 ≠ ∅ )
10 fnimaeq0 ( ( 𝐹 Fn 𝒫 𝐴𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 ) → ( ( 𝐹𝐵 ) = ∅ ↔ 𝐵 = ∅ ) )
11 1 4 10 syl2anc ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐵 ) = ∅ ↔ 𝐵 = ∅ ) )
12 11 necon3bid ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐵 ) ≠ ∅ ↔ 𝐵 ≠ ∅ ) )
13 9 12 mpbird ( 𝜑 → ( 𝐹𝐵 ) ≠ ∅ )
14 8 simp3d ( 𝜑 → ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 )
15 simplll ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑎𝑐 ) → 𝜑 )
16 simpr ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑎𝑐 ) → 𝑎𝑐 )
17 4 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → 𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 )
18 simprr ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → 𝑐𝐵 )
19 17 18 sseldd ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → 𝑐 ∈ 𝒫 𝐴 )
20 19 elpwid ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → 𝑐𝐴 )
21 20 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑎𝑐 ) → 𝑐𝐴 )
22 vex 𝑎 ∈ V
23 vex 𝑐 ∈ V
24 sseq12 ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( 𝑢𝑣𝑎𝑐 ) )
25 sseq1 ( 𝑣 = 𝑐 → ( 𝑣𝐴𝑐𝐴 ) )
26 25 adantl ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( 𝑣𝐴𝑐𝐴 ) )
27 24 26 anbi12d ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ↔ ( 𝑎𝑐𝑐𝐴 ) ) )
28 27 anbi2d ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) ↔ ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑐𝑐𝐴 ) ) ) )
29 fveq2 ( 𝑢 = 𝑎 → ( 𝐹𝑢 ) = ( 𝐹𝑎 ) )
30 fveq2 ( 𝑣 = 𝑐 → ( 𝐹𝑣 ) = ( 𝐹𝑐 ) )
31 sseq12 ( ( ( 𝐹𝑢 ) = ( 𝐹𝑎 ) ∧ ( 𝐹𝑣 ) = ( 𝐹𝑐 ) ) → ( ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ↔ ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
32 29 30 31 syl2an ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ↔ ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
33 28 32 imbi12d ( ( 𝑢 = 𝑎𝑣 = 𝑐 ) → ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ) ↔ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑐𝑐𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) ) )
34 22 23 33 2 vtocl2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑐𝑐𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
35 15 16 21 34 syl12anc ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑎𝑐 ) → ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
36 35 ex ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → ( 𝑎𝑐 → ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
37 simplll ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑏𝑐 ) → 𝜑 )
38 simpr ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑏𝑐 ) → 𝑏𝑐 )
39 20 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑏𝑐 ) → 𝑐𝐴 )
40 vex 𝑏 ∈ V
41 sseq12 ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( 𝑢𝑣𝑏𝑐 ) )
42 25 adantl ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( 𝑣𝐴𝑐𝐴 ) )
43 41 42 anbi12d ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ↔ ( 𝑏𝑐𝑐𝐴 ) ) )
44 43 anbi2d ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) ↔ ( 𝜑 ∧ ( 𝑏𝑐𝑐𝐴 ) ) ) )
45 fveq2 ( 𝑢 = 𝑏 → ( 𝐹𝑢 ) = ( 𝐹𝑏 ) )
46 sseq12 ( ( ( 𝐹𝑢 ) = ( 𝐹𝑏 ) ∧ ( 𝐹𝑣 ) = ( 𝐹𝑐 ) ) → ( ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ↔ ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
47 45 30 46 syl2an ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ↔ ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
48 44 47 imbi12d ( ( 𝑢 = 𝑏𝑣 = 𝑐 ) → ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑢𝑣𝑣𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑢 ) ⊆ ( 𝐹𝑣 ) ) ↔ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑏𝑐𝑐𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) ) )
49 40 23 48 2 vtocl2 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑏𝑐𝑐𝐴 ) ) → ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
50 37 38 39 49 syl12anc ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) ∧ 𝑏𝑐 ) → ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
51 50 ex ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → ( 𝑏𝑐 → ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
52 36 51 anim12d ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → ( ( 𝑎𝑐𝑏𝑐 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) ) )
53 unss ( ( 𝑎𝑐𝑏𝑐 ) ↔ ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 )
54 unss ( ( ( 𝐹𝑎 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) ↔ ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
55 52 53 54 3imtr3g ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ ( 𝑏𝐵𝑐𝐵 ) ) → ( ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 → ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
56 55 anassrs ( ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ 𝑏𝐵 ) ∧ 𝑐𝐵 ) → ( ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 → ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
57 56 reximdva ( ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) ∧ 𝑏𝐵 ) → ( ∃ 𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 → ∃ 𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
58 57 ralimdva ( ( 𝜑𝑎𝐵 ) → ( ∀ 𝑏𝐵𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 → ∀ 𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
59 58 ralimdva ( 𝜑 → ( ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( 𝑎𝑏 ) ⊆ 𝑐 → ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
60 14 59 mpd ( 𝜑 → ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) )
61 uneq1 ( 𝑥 = ( 𝐹𝑎 ) → ( 𝑥𝑦 ) = ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) )
62 61 sseq1d ( 𝑥 = ( 𝐹𝑎 ) → ( ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
63 62 rexbidv ( 𝑥 = ( 𝐹𝑎 ) → ( ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
64 63 ralbidv ( 𝑥 = ( 𝐹𝑎 ) → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
65 64 ralima ( ( 𝐹 Fn 𝒫 𝐴𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 ) → ( ∀ 𝑥 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑎𝐵𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
66 1 4 65 syl2anc ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑎𝐵𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
67 uneq2 ( 𝑦 = ( 𝐹𝑏 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) = ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) )
68 67 sseq1d ( 𝑦 = ( 𝐹𝑏 ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ) )
69 68 rexbidv ( 𝑦 = ( 𝐹𝑏 ) → ( ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ) )
70 69 ralima ( ( 𝐹 Fn 𝒫 𝐴𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 ) → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑏𝐵𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ) )
71 1 4 70 syl2anc ( 𝜑 → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑏𝐵𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ) )
72 sseq2 ( 𝑧 = ( 𝐹𝑐 ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ↔ ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
73 72 rexima ( ( 𝐹 Fn 𝒫 𝐴𝐵 ⊆ 𝒫 𝐴 ) → ( ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ↔ ∃ 𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
74 1 4 73 syl2anc ( 𝜑 → ( ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ↔ ∃ 𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
75 74 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑏𝐵𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
76 71 75 bitrd ( 𝜑 → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
77 76 ralbidv ( 𝜑 → ( ∀ 𝑎𝐵𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ 𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
78 66 77 bitrd ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ∀ 𝑎𝐵𝑏𝐵𝑐𝐵 ( ( 𝐹𝑎 ) ∪ ( 𝐹𝑏 ) ) ⊆ ( 𝐹𝑐 ) ) )
79 60 78 mpbird ( 𝜑 → ∀ 𝑥 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 )
80 isipodrs ( ( toInc ‘ ( 𝐹𝐵 ) ) ∈ Dirset ↔ ( ( 𝐹𝐵 ) ∈ V ∧ ( 𝐹𝐵 ) ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ∃ 𝑧 ∈ ( 𝐹𝐵 ) ( 𝑥𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) )
81 6 13 79 80 syl3anbrc ( 𝜑 → ( toInc ‘ ( 𝐹𝐵 ) ) ∈ Dirset )