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Theorem weiunfrlem1

Description: Lemma for weiunfr . (Contributed by Matthew House, 23-Aug-2025)

Ref Expression
Hypotheses weiunfrlem1.1 𝐹 = ( 𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ ( 𝑢 ∈ { 𝑥𝐴𝑤𝐵 } ∀ 𝑣 ∈ { 𝑥𝐴𝑤𝐵 } ¬ 𝑣 𝑅 𝑢 ) )
weiunfrlem1.2 𝐶 = ( 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 )
Assertion weiunfrlem1 ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∧ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 weiunfrlem1.1 𝐹 = ( 𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ ( 𝑢 ∈ { 𝑥𝐴𝑤𝐵 } ∀ 𝑣 ∈ { 𝑥𝐴𝑤𝐵 } ¬ 𝑣 𝑅 𝑢 ) )
2 weiunfrlem1.2 𝐶 = ( 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 )
3 simpl ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) )
4 1 weiunlem1 ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) → ( 𝐹 : 𝑥𝐴 𝐵𝐴 ∧ ∀ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵 𝑤 ( 𝐹𝑤 ) / 𝑥 𝐵 ∧ ∀ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑣𝐴 ( 𝑤 𝑣 / 𝑥 𝐵 → ¬ 𝑣 𝑅 ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
5 4 adantr ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝐹 : 𝑥𝐴 𝐵𝐴 ∧ ∀ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵 𝑤 ( 𝐹𝑤 ) / 𝑥 𝐵 ∧ ∀ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑣𝐴 ( 𝑤 𝑣 / 𝑥 𝐵 → ¬ 𝑣 𝑅 ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
6 5 simp1d ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝐹 : 𝑥𝐴 𝐵𝐴 )
7 6 fimassd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝐹𝑟 ) ⊆ 𝐴 )
8 simprl ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝑟 𝑥𝐴 𝐵 )
9 6 fdmd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → dom 𝐹 = 𝑥𝐴 𝐵 )
10 8 9 sseqtrrd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝑟 ⊆ dom 𝐹 )
11 sseqin2 ( 𝑟 ⊆ dom 𝐹 ↔ ( dom 𝐹𝑟 ) = 𝑟 )
12 10 11 sylib ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( dom 𝐹𝑟 ) = 𝑟 )
13 simprr ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝑟 ≠ ∅ )
14 12 13 eqnetrd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( dom 𝐹𝑟 ) ≠ ∅ )
15 14 imadisjlnd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝐹𝑟 ) ≠ ∅ )
16 wereu2 ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( ( 𝐹𝑟 ) ⊆ 𝐴 ∧ ( 𝐹𝑟 ) ≠ ∅ ) ) → ∃! 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 )
17 3 7 15 16 syl12anc ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ∃! 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 )
18 riotacl2 ( ∃! 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 → ( 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 ) ∈ { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 } )
19 17 18 syl ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 ) ∈ { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 } )
20 2 19 eqeltrid ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝐶 ∈ { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 } )
21 6 ffnd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝐹 Fn 𝑥𝐴 𝐵 )
22 breq1 ( 𝑡 = ( 𝐹𝑤 ) → ( 𝑡 𝑅 𝑠 ↔ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ) )
23 22 notbid ( 𝑡 = ( 𝐹𝑤 ) → ( ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 ↔ ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ) )
24 23 ralima ( ( 𝐹 Fn 𝑥𝐴 𝐵𝑟 𝑥𝐴 𝐵 ) → ( ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 ↔ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ) )
25 24 rabbidv ( ( 𝐹 Fn 𝑥𝐴 𝐵𝑟 𝑥𝐴 𝐵 ) → { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 } = { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 } )
26 21 8 25 syl2anc ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 } = { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 } )
27 20 26 eleqtrd ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → 𝐶 ∈ { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 } )
28 nfriota1 𝑠 ( 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∀ 𝑡 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ¬ 𝑡 𝑅 𝑠 )
29 2 28 nfcxfr 𝑠 𝐶
30 nfcv 𝑠 ( 𝐹𝑟 )
31 nfcv 𝑠 𝑟
32 nfcv 𝑠 ( 𝐹𝑤 )
33 nfcv 𝑠 𝑅
34 32 33 29 nfbr 𝑠 ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶
35 34 nfn 𝑠 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶
36 31 35 nfralw 𝑠𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶
37 breq2 ( 𝑠 = 𝐶 → ( ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ↔ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )
38 37 notbid ( 𝑠 = 𝐶 → ( ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ↔ ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )
39 38 ralbidv ( 𝑠 = 𝐶 → ( ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 ↔ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )
40 29 30 36 39 elrabf ( 𝐶 ∈ { 𝑠 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∣ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝑠 } ↔ ( 𝐶 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∧ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )
41 27 40 sylib ( ( ( 𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴 ) ∧ ( 𝑟 𝑥𝐴 𝐵𝑟 ≠ ∅ ) ) → ( 𝐶 ∈ ( 𝐹𝑟 ) ∧ ∀ 𝑤𝑟 ¬ ( 𝐹𝑤 ) 𝑅 𝐶 ) )