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Theorem isf34lem7

Description: Lemma for isfin3-4 . (Contributed by Stefan O'Rear, 7-Nov-2014)

Ref Expression
Hypothesis compss.a ⊢ F = x ∈ 𝒫 A ⟼ A ∖ x
Assertion isf34lem7 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ⋃ ran ⁡ G ∈ ran ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 compss.a ⊢ F = x ∈ 𝒫 A ⟼ A ∖ x
2 1 isf34lem2 ⊢ A ∈ FinIII → F : 𝒫 A ⟶ 𝒫 A
3 2 adantr ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F : 𝒫 A ⟶ 𝒫 A
4 3 3adant3 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F : 𝒫 A ⟶ 𝒫 A
5 4 ffnd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F Fn 𝒫 A
6 imassrn ⊢ F ran ⁡ G ⊆ ran ⁡ F
7 3 frnd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ F ⊆ 𝒫 A
8 7 3adant3 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ran ⁡ F ⊆ 𝒫 A
9 6 8 sstrid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A
10 simp1 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → A ∈ FinIII
11 fco ⊢ F : 𝒫 A ⟶ 𝒫 A ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ∘ G : ω ⟶ 𝒫 A
12 2 11 sylan ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ∘ G : ω ⟶ 𝒫 A
13 12 3adant3 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F ∘ G : ω ⟶ 𝒫 A
14 sscon ⊢ G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → A ∖ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ A ∖ G ⁡ y
15 simpr ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → G : ω ⟶ 𝒫 A
16 peano2 ⊢ y ∈ ω → suc ⁡ y ∈ ω
17 fvco3 ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ suc ⁡ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ suc ⁡ y = F ⁡ G ⁡ suc ⁡ y
18 15 16 17 syl2an ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ suc ⁡ y = F ⁡ G ⁡ suc ⁡ y
19 simpll ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → A ∈ FinIII
20 ffvelcdm ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ suc ⁡ y ∈ ω → G ⁡ suc ⁡ y ∈ 𝒫 A
21 15 16 20 syl2an ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ suc ⁡ y ∈ 𝒫 A
22 21 elpwid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ suc ⁡ y ⊆ A
23 1 isf34lem1 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ A → F ⁡ G ⁡ suc ⁡ y = A ∖ G ⁡ suc ⁡ y
24 19 22 23 syl2anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ⁡ G ⁡ suc ⁡ y = A ∖ G ⁡ suc ⁡ y
25 18 24 eqtrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ suc ⁡ y = A ∖ G ⁡ suc ⁡ y
26 fvco3 ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ y = F ⁡ G ⁡ y
27 26 adantll ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ y = F ⁡ G ⁡ y
28 ffvelcdm ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ y ∈ 𝒫 A
29 28 adantll ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ y ∈ 𝒫 A
30 29 elpwid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ y ⊆ A
31 1 isf34lem1 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G ⁡ y ⊆ A → F ⁡ G ⁡ y = A ∖ G ⁡ y
32 19 30 31 syl2anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ⁡ G ⁡ y = A ∖ G ⁡ y
33 27 32 eqtrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ y = A ∖ G ⁡ y
34 25 33 sseq12d ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → F ∘ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ F ∘ G ⁡ y ↔ A ∖ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ A ∖ G ⁡ y
35 14 34 imbitrrid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ y ∈ ω → G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F ∘ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ F ∘ G ⁡ y
36 35 ralimdva ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ∀ y ∈ ω F ∘ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ F ∘ G ⁡ y
37 36 3impia ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ∀ y ∈ ω F ∘ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ F ∘ G ⁡ y
38 fin33i ⊢ A ∈ FinIII ∧ F ∘ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω F ∘ G ⁡ suc ⁡ y ⊆ F ∘ G ⁡ y → ⋂ ran ⁡ F ∘ G ∈ ran ⁡ F ∘ G
39 10 13 37 38 syl3anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ⋂ ran ⁡ F ∘ G ∈ ran ⁡ F ∘ G
40 rnco2 ⊢ ran ⁡ F ∘ G = F ran ⁡ G
41 40 inteqi ⊢ ⋂ ran ⁡ F ∘ G = ⋂ F ran ⁡ G
42 39 41 40 3eltr3g ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ⋂ F ran ⁡ G ∈ F ran ⁡ G
43 fnfvima ⊢ F Fn 𝒫 A ∧ F ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A ∧ ⋂ F ran ⁡ G ∈ F ran ⁡ G → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G ∈ F F ran ⁡ G
44 5 9 42 43 syl3anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G ∈ F F ran ⁡ G
45 simpl ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → A ∈ FinIII
46 6 7 sstrid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A
47 incom ⊢ dom ⁡ F ∩ ran ⁡ G = ran ⁡ G ∩ dom ⁡ F
48 frn ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A
49 48 adantl ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A
50 3 fdmd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ F = 𝒫 A
51 49 50 sseqtrrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ G ⊆ dom ⁡ F
52 dfss2 ⊢ ran ⁡ G ⊆ dom ⁡ F ↔ ran ⁡ G ∩ dom ⁡ F = ran ⁡ G
53 51 52 sylib ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ G ∩ dom ⁡ F = ran ⁡ G
54 47 53 eqtrid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ F ∩ ran ⁡ G = ran ⁡ G
55 fdm ⊢ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ G = ω
56 55 adantl ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ G = ω
57 peano1 ⊢ ∅ ∈ ω
58 ne0i ⊢ ∅ ∈ ω → ω ≠ ∅
59 57 58 mp1i ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ω ≠ ∅
60 56 59 eqnetrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ G ≠ ∅
61 dm0rn0 ⊢ dom ⁡ G = ∅ ↔ ran ⁡ G = ∅
62 61 necon3bii ⊢ dom ⁡ G ≠ ∅ ↔ ran ⁡ G ≠ ∅
63 60 62 sylib ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ran ⁡ G ≠ ∅
64 54 63 eqnetrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → dom ⁡ F ∩ ran ⁡ G ≠ ∅
65 imadisj ⊢ F ran ⁡ G = ∅ ↔ dom ⁡ F ∩ ran ⁡ G = ∅
66 65 necon3bii ⊢ F ran ⁡ G ≠ ∅ ↔ dom ⁡ F ∩ ran ⁡ G ≠ ∅
67 64 66 sylibr ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ran ⁡ G ≠ ∅
68 1 isf34lem5 ⊢ A ∈ FinIII ∧ F ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A ∧ F ran ⁡ G ≠ ∅ → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G = ⋃ F F ran ⁡ G
69 45 46 67 68 syl12anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G = ⋃ F F ran ⁡ G
70 1 isf34lem3 ⊢ A ∈ FinIII ∧ ran ⁡ G ⊆ 𝒫 A → F F ran ⁡ G = ran ⁡ G
71 45 49 70 syl2anc ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F F ran ⁡ G = ran ⁡ G
72 71 unieqd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → ⋃ F F ran ⁡ G = ⋃ ran ⁡ G
73 69 72 eqtrd ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G = ⋃ ran ⁡ G
74 73 71 eleq12d ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G ∈ F F ran ⁡ G ↔ ⋃ ran ⁡ G ∈ ran ⁡ G
75 74 3adant3 ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → F ⁡ ⋂ F ran ⁡ G ∈ F F ran ⁡ G ↔ ⋃ ran ⁡ G ∈ ran ⁡ G
76 44 75 mpbid ⊢ A ∈ FinIII ∧ G : ω ⟶ 𝒫 A ∧ ∀ y ∈ ω G ⁡ y ⊆ G ⁡ suc ⁡ y → ⋃ ran ⁡ G ∈ ran ⁡ G