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Theorem frpomin

Description: Every nonempty (possibly proper) subclass of a class A with a well-founded set-like partial order R has a minimal element. The additional condition of partial order over frmin enables avoiding the axiom of infinity. (Contributed by Scott Fenton, 11-Feb-2022)

Ref Expression
Assertion frpomin ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ B ≠ ∅ → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 n0 ⊢ B ≠ ∅ ↔ ∃ z z ∈ B
2 rabeq0 ⊢ w ∈ B | w R z = ∅ ↔ ∀ w ∈ B ¬ w R z
3 simprr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → z ∈ B
4 breq1 ⊢ y = w → y R x ↔ w R x
5 4 notbid ⊢ y = w → ¬ y R x ↔ ¬ w R x
6 5 cbvralvw ⊢ ∀ y ∈ B ¬ y R x ↔ ∀ w ∈ B ¬ w R x
7 breq2 ⊢ x = z → w R x ↔ w R z
8 7 notbid ⊢ x = z → ¬ w R x ↔ ¬ w R z
9 8 ralbidv ⊢ x = z → ∀ w ∈ B ¬ w R x ↔ ∀ w ∈ B ¬ w R z
10 6 9 bitrid ⊢ x = z → ∀ y ∈ B ¬ y R x ↔ ∀ w ∈ B ¬ w R z
11 10 rspcev ⊢ z ∈ B ∧ ∀ w ∈ B ¬ w R z → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
12 11 ex ⊢ z ∈ B → ∀ w ∈ B ¬ w R z → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
13 3 12 syl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → ∀ w ∈ B ¬ w R z → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
14 2 13 biimtrid ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z = ∅ → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
15 simprl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → B ⊆ A
16 simpl3 ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → R Se A
17 sess2 ⊢ B ⊆ A → R Se A → R Se B
18 15 16 17 sylc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → R Se B
19 seex ⊢ R Se B ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z ∈ V
20 18 3 19 syl2anc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z ∈ V
21 simpl1 ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → R Fr A
22 ssrab2 ⊢ w ∈ B | w R z ⊆ B
23 22 15 sstrid ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z ⊆ A
24 fri ⊢ w ∈ B | w R z ∈ V ∧ R Fr A ∧ w ∈ B | w R z ⊆ A ∧ w ∈ B | w R z ≠ ∅ → ∃ x ∈ w ∈ B | w R z ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x
25 24 expr ⊢ w ∈ B | w R z ∈ V ∧ R Fr A ∧ w ∈ B | w R z ⊆ A → w ∈ B | w R z ≠ ∅ → ∃ x ∈ w ∈ B | w R z ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x
26 20 21 23 25 syl21anc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z ≠ ∅ → ∃ x ∈ w ∈ B | w R z ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x
27 breq1 ⊢ w = x → w R z ↔ x R z
28 27 rexrab ⊢ ∃ x ∈ w ∈ B | w R z ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x ↔ ∃ x ∈ B x R z ∧ ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x
29 breq1 ⊢ w = y → w R z ↔ y R z
30 29 ralrab ⊢ ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x ↔ ∀ y ∈ B y R z → ¬ y R x
31 simprr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → y R x
32 simplr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → x R z
33 simplrl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B → B ⊆ A
34 33 ad2antrr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → B ⊆ A
35 simpll2 ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B → R Po A
36 35 ad2antrr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → R Po A
37 poss ⊢ B ⊆ A → R Po A → R Po B
38 34 36 37 sylc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → R Po B
39 simprl ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → y ∈ B
40 simpllr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → x ∈ B
41 simplrr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
42 41 ad2antrr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → z ∈ B
43 potr ⊢ R Po B ∧ y ∈ B ∧ x ∈ B ∧ z ∈ B → y R x ∧ x R z → y R z
44 38 39 40 42 43 syl13anc ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → y R x ∧ x R z → y R z
45 31 32 44 mp2and ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B ∧ y R x → y R z
46 45 expr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B → y R x → y R z
47 46 con3d ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B → ¬ y R z → ¬ y R x
48 idd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B → ¬ y R x → ¬ y R x
49 47 48 jad ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z ∧ y ∈ B → y R z → ¬ y R x → ¬ y R x
50 49 ralimdva ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z → ∀ y ∈ B y R z → ¬ y R x → ∀ y ∈ B ¬ y R x
51 30 50 biimtrid ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B ∧ x R z → ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x → ∀ y ∈ B ¬ y R x
52 51 expimpd ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B → x R z ∧ ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x → ∀ y ∈ B ¬ y R x
53 52 reximdva ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → ∃ x ∈ B x R z ∧ ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
54 28 53 biimtrid ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → ∃ x ∈ w ∈ B | w R z ∀ y ∈ w ∈ B | w R z ¬ y R x → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
55 26 54 syld ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → w ∈ B | w R z ≠ ∅ → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
56 14 55 pm2.61dne ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ z ∈ B → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
57 56 expr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A → z ∈ B → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
58 57 exlimdv ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A → ∃ z z ∈ B → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
59 1 58 biimtrid ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A → B ≠ ∅ → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x
60 59 impr ⊢ R Fr A ∧ R Po A ∧ R Se A ∧ B ⊆ A ∧ B ≠ ∅ → ∃ x ∈ B ∀ y ∈ B ¬ y R x