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Theorem frinsg

Description: Well-Founded Induction Schema. If a property passes from all elements less than y of a well-founded class A to y itself (induction hypothesis), then the property holds for all elements of A . Theorem 5.6(ii) of Levy p. 64. (Contributed by Scott Fenton, 7-Feb-2011) (Revised by Mario Carneiro, 26-Jun-2015)

Ref Expression
Hypothesis frinsg.1 ⊢ y ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A y [˙z / y]˙ φ → φ
Assertion frinsg ⊢ R Fr A ∧ R Se A → ∀ y ∈ A φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frinsg.1 ⊢ y ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A y [˙z / y]˙ φ → φ
2 ssrab2 ⊢ y ∈ A | φ ⊆ A
3 dfss3 ⊢ Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ ↔ ∀ z ∈ Pred R A w z ∈ y ∈ A | φ
4 nfcv ⊢ Ⅎ _ y A
5 4 elrabsf ⊢ z ∈ y ∈ A | φ ↔ z ∈ A ∧ [˙z / y]˙ φ
6 5 simprbi ⊢ z ∈ y ∈ A | φ → [˙z / y]˙ φ
7 6 ralimi ⊢ ∀ z ∈ Pred R A w z ∈ y ∈ A | φ → ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ
8 3 7 sylbi ⊢ Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ
9 nfv ⊢ Ⅎ y w ∈ A
10 nfcv ⊢ Ⅎ _ y Pred R A w
11 nfsbc1v ⊢ Ⅎ y [˙z / y]˙ φ
12 10 11 nfralw ⊢ Ⅎ y ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ
13 nfsbc1v ⊢ Ⅎ y [˙w / y]˙ φ
14 12 13 nfim ⊢ Ⅎ y ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ → [˙w / y]˙ φ
15 9 14 nfim ⊢ Ⅎ y w ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ → [˙w / y]˙ φ
16 eleq1w ⊢ y = w → y ∈ A ↔ w ∈ A
17 predeq3 ⊢ y = w → Pred R A y = Pred R A w
18 17 raleqdv ⊢ y = w → ∀ z ∈ Pred R A y [˙z / y]˙ φ ↔ ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ
19 sbceq1a ⊢ y = w → φ ↔ [˙w / y]˙ φ
20 18 19 imbi12d ⊢ y = w → ∀ z ∈ Pred R A y [˙z / y]˙ φ → φ ↔ ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ → [˙w / y]˙ φ
21 16 20 imbi12d ⊢ y = w → y ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A y [˙z / y]˙ φ → φ ↔ w ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ → [˙w / y]˙ φ
22 15 21 1 chvarfv ⊢ w ∈ A → ∀ z ∈ Pred R A w [˙z / y]˙ φ → [˙w / y]˙ φ
23 8 22 syl5 ⊢ w ∈ A → Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → [˙w / y]˙ φ
24 23 anc2li ⊢ w ∈ A → Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → w ∈ A ∧ [˙w / y]˙ φ
25 4 elrabsf ⊢ w ∈ y ∈ A | φ ↔ w ∈ A ∧ [˙w / y]˙ φ
26 24 25 imbitrrdi ⊢ w ∈ A → Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → w ∈ y ∈ A | φ
27 26 rgen ⊢ ∀ w ∈ A Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → w ∈ y ∈ A | φ
28 frind ⊢ R Fr A ∧ R Se A ∧ y ∈ A | φ ⊆ A ∧ ∀ w ∈ A Pred R A w ⊆ y ∈ A | φ → w ∈ y ∈ A | φ → A = y ∈ A | φ
29 2 27 28 mpanr12 ⊢ R Fr A ∧ R Se A → A = y ∈ A | φ
30 rabid2 ⊢ A = y ∈ A | φ ↔ ∀ y ∈ A φ
31 29 30 sylib ⊢ R Fr A ∧ R Se A → ∀ y ∈ A φ