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Theorem r1limwun

Description: Each limit stage in the cumulative hierarchy is a weak universe. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017)

Ref Expression
Assertion r1limwun ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ( 𝑅1𝐴 ) ∈ WUni )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 r1tr Tr ( 𝑅1𝐴 )
2 1 a1i ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → Tr ( 𝑅1𝐴 ) )
3 limelon ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → 𝐴 ∈ On )
4 r1fnon 𝑅1 Fn On
5 fndm ( 𝑅1 Fn On → dom 𝑅1 = On )
6 4 5 ax-mp dom 𝑅1 = On
7 3 6 eleqtrrdi ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → 𝐴 ∈ dom 𝑅1 )
8 onssr1 ( 𝐴 ∈ dom 𝑅1𝐴 ⊆ ( 𝑅1𝐴 ) )
9 7 8 syl ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → 𝐴 ⊆ ( 𝑅1𝐴 ) )
10 0ellim ( Lim 𝐴 → ∅ ∈ 𝐴 )
11 10 adantl ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ∅ ∈ 𝐴 )
12 9 11 sseldd ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ∅ ∈ ( 𝑅1𝐴 ) )
13 12 ne0d ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ( 𝑅1𝐴 ) ≠ ∅ )
14 rankuni ( rank ‘ 𝑥 ) = ( rank ‘ 𝑥 )
15 rankon ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On
16 eloni ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On → Ord ( rank ‘ 𝑥 ) )
17 orduniss ( Ord ( rank ‘ 𝑥 ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ⊆ ( rank ‘ 𝑥 ) )
18 15 16 17 mp2b ( rank ‘ 𝑥 ) ⊆ ( rank ‘ 𝑥 )
19 18 a1i ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ⊆ ( rank ‘ 𝑥 ) )
20 rankr1ai ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 )
21 20 adantl ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 )
22 onuni ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On )
23 15 22 ax-mp ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On
24 3 adantr ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝐴 ∈ On )
25 ontr2 ( ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ On ∧ 𝐴 ∈ On ) → ( ( ( rank ‘ 𝑥 ) ⊆ ( rank ‘ 𝑥 ) ∧ ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) )
26 23 24 25 sylancr ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( ( ( rank ‘ 𝑥 ) ⊆ ( rank ‘ 𝑥 ) ∧ ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) )
27 19 21 26 mp2and ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 )
28 14 27 eqeltrid ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 )
29 r1elwf ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) → 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) )
30 29 adantl ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) )
31 uniwf ( 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) ↔ 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) )
32 30 31 sylib ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) )
33 7 adantr ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝐴 ∈ dom 𝑅1 )
34 rankr1ag ( ( 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) ∧ 𝐴 ∈ dom 𝑅1 ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) )
35 32 33 34 syl2anc ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ) )
36 28 35 mpbird ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) )
37 r1pwcl ( Lim 𝐴 → ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) )
38 37 adantl ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) )
39 38 biimpa ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) )
40 29 ad2antlr ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) )
41 r1elwf ( 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) → 𝑦 ( 𝑅1 “ On ) )
42 41 adantl ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝑦 ( 𝑅1 “ On ) )
43 rankprb ( ( 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) ∧ 𝑦 ( 𝑅1 “ On ) ) → ( rank ‘ { 𝑥 , 𝑦 } ) = suc ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) )
44 40 42 43 syl2anc ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ { 𝑥 , 𝑦 } ) = suc ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) )
45 limord ( Lim 𝐴 → Ord 𝐴 )
46 45 ad3antlr ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → Ord 𝐴 )
47 21 adantr ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 )
48 rankr1ai ( 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) → ( rank ‘ 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
49 48 adantl ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
50 ordunel ( ( Ord 𝐴 ∧ ( rank ‘ 𝑥 ) ∈ 𝐴 ∧ ( rank ‘ 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) → ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 )
51 46 47 49 50 syl3anc ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 )
52 limsuc ( Lim 𝐴 → ( ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 ↔ suc ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 ) )
53 52 ad3antlr ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 ↔ suc ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 ) )
54 51 53 mpbid ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → suc ( ( rank ‘ 𝑥 ) ∪ ( rank ‘ 𝑦 ) ) ∈ 𝐴 )
55 44 54 eqeltrd ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( rank ‘ { 𝑥 , 𝑦 } ) ∈ 𝐴 )
56 prwf ( ( 𝑥 ( 𝑅1 “ On ) ∧ 𝑦 ( 𝑅1 “ On ) ) → { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1 “ On ) )
57 40 42 56 syl2anc ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1 “ On ) )
58 33 adantr ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → 𝐴 ∈ dom 𝑅1 )
59 rankr1ag ( ( { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1 “ On ) ∧ 𝐴 ∈ dom 𝑅1 ) → ( { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ ( rank ‘ { 𝑥 , 𝑦 } ) ∈ 𝐴 ) )
60 57 58 59 syl2anc ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ↔ ( rank ‘ { 𝑥 , 𝑦 } ) ∈ 𝐴 ) )
61 55 60 mpbird ( ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) )
62 61 ralrimiva ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ∀ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) )
63 36 39 62 3jca ( ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) )
64 63 ralrimiva ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ∀ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) )
65 fvex ( 𝑅1𝐴 ) ∈ V
66 iswun ( ( 𝑅1𝐴 ) ∈ V → ( ( 𝑅1𝐴 ) ∈ WUni ↔ ( Tr ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ( 𝑅1𝐴 ) ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ) ) )
67 65 66 ax-mp ( ( 𝑅1𝐴 ) ∈ WUni ↔ ( Tr ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ( 𝑅1𝐴 ) ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ( 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ 𝒫 𝑥 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝑅1𝐴 ) { 𝑥 , 𝑦 } ∈ ( 𝑅1𝐴 ) ) ) )
68 2 13 64 67 syl3anbrc ( ( 𝐴𝑉 ∧ Lim 𝐴 ) → ( 𝑅1𝐴 ) ∈ WUni )