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Theorem fprresex

Description: The restriction of a function defined by well-founded recursion to the predecessor of an element of its domain is a set. Avoids the axiom of replacement. (Contributed by Scott Fenton, 18-Nov-2024)

Ref Expression
Hypothesis fprfung.1 ⊢ F = frecs ⁡ R A G
Assertion fprresex ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F → F ↾ Pred R A X ∈ V

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fprfung.1 ⊢ F = frecs ⁡ R A G
2 1 fprfung ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A → Fun ⁡ F
3 funfvop ⊢ Fun ⁡ F ∧ X ∈ dom ⁡ F → X F ⁡ X ∈ F
4 2 3 sylan ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F → X F ⁡ X ∈ F
5 df-frecs ⊢ frecs ⁡ R A G = ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
6 1 5 eqtri ⊢ F = ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
7 6 eleq2i ⊢ X F ⁡ X ∈ F ↔ X F ⁡ X ∈ ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
8 eluni ⊢ X F ⁡ X ∈ ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ↔ ∃ g X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
9 7 8 bitri ⊢ X F ⁡ X ∈ F ↔ ∃ g X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
10 4 9 sylib ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F → ∃ g X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
11 eqid ⊢ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y = f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
12 11 frrlem1 ⊢ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y = g | ∃ z g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w
13 12 eqabri ⊢ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ↔ ∃ z g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w
14 13 bilani ⊢ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → ∃ z g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w
15 14 adantl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → ∃ z g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w
16 3simpa ⊢ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w → g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z
17 2 ad2antrr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → Fun ⁡ F
18 simprlr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
19 elssuni ⊢ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → g ⊆ ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
20 18 19 syl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → g ⊆ ⋃ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y
21 20 6 sseqtrrdi ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → g ⊆ F
22 predeq3 ⊢ w = X → Pred R A w = Pred R A X
23 22 sseq1d ⊢ w = X → Pred R A w ⊆ z ↔ Pred R A X ⊆ z
24 simprrr ⊢ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z
25 24 adantl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z
26 simplr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → X ∈ dom ⁡ F
27 simprll ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → X F ⁡ X ∈ g
28 df-br ⊢ X g F ⁡ X ↔ X F ⁡ X ∈ g
29 27 28 sylibr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → X g F ⁡ X
30 fvex ⊢ F ⁡ X ∈ V
31 breldmg ⊢ X ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ X ∈ V ∧ X g F ⁡ X → X ∈ dom ⁡ g
32 30 31 mp3an2 ⊢ X ∈ dom ⁡ F ∧ X g F ⁡ X → X ∈ dom ⁡ g
33 26 29 32 syl2anc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → X ∈ dom ⁡ g
34 simprrl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → g Fn z
35 34 fndmd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → dom ⁡ g = z
36 33 35 eleqtrd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → X ∈ z
37 23 25 36 rspcdva ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → Pred R A X ⊆ z
38 37 35 sseqtrrd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → Pred R A X ⊆ dom ⁡ g
39 fun2ssres ⊢ Fun ⁡ F ∧ g ⊆ F ∧ Pred R A X ⊆ dom ⁡ g → F ↾ Pred R A X = g ↾ Pred R A X
40 17 21 38 39 syl3anc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → F ↾ Pred R A X = g ↾ Pred R A X
41 vex ⊢ g ∈ V
42 41 resex ⊢ g ↾ Pred R A X ∈ V
43 40 42 eqeltrdi ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y ∧ g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → F ↾ Pred R A X ∈ V
44 43 expr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z → F ↾ Pred R A X ∈ V
45 16 44 syl5 ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w → F ↾ Pred R A X ∈ V
46 45 exlimdv ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → ∃ z g Fn z ∧ z ⊆ A ∧ ∀ w ∈ z Pred R A w ⊆ z ∧ ∀ w ∈ z g ⁡ w = w G g ↾ Pred R A w → F ↾ Pred R A X ∈ V
47 15 46 mpd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F ∧ X F ⁡ X ∈ g ∧ g ∈ f | ∃ x f Fn x ∧ x ⊆ A ∧ ∀ y ∈ x Pred R A y ⊆ x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y = y G f ↾ Pred R A y → F ↾ Pred R A X ∈ V
48 10 47 exlimddv ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ X ∈ dom ⁡ F → F ↾ Pred R A X ∈ V