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Theorem ldsysgenld

Description: The intersection of all lambda-systems containing a given collection of sets A , which is called the lambda-system generated by A , is itself also a lambda-system. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jun-2020)

Ref Expression
Hypotheses isldsys.l 𝐿 = { 𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∣ ( ∅ ∈ 𝑠 ∧ ∀ 𝑥𝑠 ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑠 ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑠 ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑠 ) ) }
ldsysgenld.1 ( 𝜑𝑂𝑉 )
ldsysgenld.2 ( 𝜑𝐴 ⊆ 𝒫 𝑂 )
Assertion ldsysgenld ( 𝜑 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝐿 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isldsys.l 𝐿 = { 𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∣ ( ∅ ∈ 𝑠 ∧ ∀ 𝑥𝑠 ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑠 ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑠 ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑠 ) ) }
2 ldsysgenld.1 ( 𝜑𝑂𝑉 )
3 ldsysgenld.2 ( 𝜑𝐴 ⊆ 𝒫 𝑂 )
4 pwsiga ( 𝑂𝑉 → 𝒫 𝑂 ∈ ( sigAlgebra ‘ 𝑂 ) )
5 2 4 syl ( 𝜑 → 𝒫 𝑂 ∈ ( sigAlgebra ‘ 𝑂 ) )
6 1 sigaldsys ( sigAlgebra ‘ 𝑂 ) ⊆ 𝐿
7 6 5 sselid ( 𝜑 → 𝒫 𝑂𝐿 )
8 sseq2 ( 𝑡 = 𝒫 𝑂 → ( 𝐴𝑡𝐴 ⊆ 𝒫 𝑂 ) )
9 8 elrab ( 𝒫 𝑂 ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ( 𝒫 𝑂𝐿𝐴 ⊆ 𝒫 𝑂 ) )
10 7 3 9 sylanbrc ( 𝜑 → 𝒫 𝑂 ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
11 intss1 ( 𝒫 𝑂 ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } → { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ⊆ 𝒫 𝑂 )
12 10 11 syl ( 𝜑 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ⊆ 𝒫 𝑂 )
13 5 12 sselpwd ( 𝜑 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 )
14 1 isldsys ( 𝑡𝐿 ↔ ( 𝑡 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∧ ( ∅ ∈ 𝑡 ∧ ∀ 𝑥𝑡 ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑡 ) ) ) )
15 14 simprbi ( 𝑡𝐿 → ( ∅ ∈ 𝑡 ∧ ∀ 𝑥𝑡 ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑡 ) ) )
16 15 simp1d ( 𝑡𝐿 → ∅ ∈ 𝑡 )
17 16 adantl ( ( 𝜑𝑡𝐿 ) → ∅ ∈ 𝑡 )
18 17 a1d ( ( 𝜑𝑡𝐿 ) → ( 𝐴𝑡 → ∅ ∈ 𝑡 ) )
19 18 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ∅ ∈ 𝑡 ) )
20 0ex ∅ ∈ V
21 20 elintrab ( ∅ ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ∅ ∈ 𝑡 ) )
22 19 21 sylibr ( 𝜑 → ∅ ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
23 nfv 𝑡 𝜑
24 nfcv 𝑡 𝑥
25 nfrab1 𝑡 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 }
26 25 nfint 𝑡 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 }
27 24 26 nfel 𝑡 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 }
28 23 27 nfan 𝑡 ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
29 simplr ( ( ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑡𝐿 )
30 vex 𝑥 ∈ V
31 30 elintrab ( 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡𝑥𝑡 ) )
32 31 biimpi ( 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡𝑥𝑡 ) )
33 32 adantl ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡𝑥𝑡 ) )
34 33 r19.21bi ( ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ 𝑡𝐿 ) → ( 𝐴𝑡𝑥𝑡 ) )
35 34 imp ( ( ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑥𝑡 )
36 15 simp2d ( 𝑡𝐿 → ∀ 𝑥𝑡 ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 )
37 36 r19.21bi ( ( 𝑡𝐿𝑥𝑡 ) → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 )
38 29 35 37 syl2anc ( ( ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 )
39 38 ex ( ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ 𝑡𝐿 ) → ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) )
40 39 ex ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ( 𝑡𝐿 → ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) ) )
41 28 40 ralrimi ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) )
42 difexg ( 𝑂𝑉 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ V )
43 elintrabg ( ( 𝑂𝑥 ) ∈ V → ( ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) ) )
44 2 42 43 3syl ( 𝜑 → ( ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) ) )
45 44 adantr ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ( ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 → ( 𝑂𝑥 ) ∈ 𝑡 ) ) )
46 41 45 mpbird ( ( 𝜑𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
47 46 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
48 26 nfpw 𝑡 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 }
49 24 48 nfel 𝑡 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 }
50 23 49 nfan 𝑡 ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
51 nfv 𝑡 ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 )
52 50 51 nfan 𝑡 ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) )
53 simplr ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑡𝐿 )
54 simpr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) ∧ 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
55 simpllr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) ∧ 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → 𝑡𝐿 )
56 simplr ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) ∧ 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → 𝐴𝑡 )
57 vex 𝑢 ∈ V
58 57 elintrab ( 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡𝑢𝑡 ) )
59 58 biimpi ( 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡𝑢𝑡 ) )
60 59 r19.21bi ( ( 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ 𝑡𝐿 ) → ( 𝐴𝑡𝑢𝑡 ) )
61 60 imp ( ( ( 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑢𝑡 )
62 54 55 56 61 syl21anc ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) ∧ 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → 𝑢𝑡 )
63 62 ex ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → ( 𝑢 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } → 𝑢𝑡 ) )
64 63 ssrdv ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ⊆ 𝑡 )
65 64 sspwd ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ⊆ 𝒫 𝑡 )
66 simp-4r ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
67 65 66 sseldd ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 )
68 simpllr ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) )
69 15 simp3d ( 𝑡𝐿 → ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑡 ) )
70 69 r19.21bi ( ( 𝑡𝐿𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 ) → ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥𝑡 ) )
71 70 imp ( ( ( 𝑡𝐿𝑥 ∈ 𝒫 𝑡 ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) → 𝑥𝑡 )
72 53 67 68 71 syl21anc ( ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) ∧ 𝐴𝑡 ) → 𝑥𝑡 )
73 72 ex ( ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) ∧ 𝑡𝐿 ) → ( 𝐴𝑡 𝑥𝑡 ) )
74 73 ex ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) → ( 𝑡𝐿 → ( 𝐴𝑡 𝑥𝑡 ) ) )
75 52 74 ralrimi ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) → ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 𝑥𝑡 ) )
76 vuniex 𝑥 ∈ V
77 76 elintrab ( 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ↔ ∀ 𝑡𝐿 ( 𝐴𝑡 𝑥𝑡 ) )
78 75 77 sylibr ( ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ∧ ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } )
79 78 ex ( ( 𝜑𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) → ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) )
80 79 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) )
81 22 47 80 3jca ( 𝜑 → ( ∅ ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ) )
82 13 81 jca ( 𝜑 → ( { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∧ ( ∅ ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ) ) )
83 1 isldsys ( { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝐿 ↔ ( { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∧ ( ∅ ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( 𝑂𝑥 ) ∈ { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ( ( 𝑥 ≼ ω ∧ Disj 𝑦𝑥 𝑦 ) → 𝑥 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ) ) ) )
84 82 83 sylibr ( 𝜑 { 𝑡𝐿𝐴𝑡 } ∈ 𝐿 )