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Theorem isfin1-3

Description: A set is I-finite iff every system of subsets contains a maximal subset. Definition I of Levy58 p. 2. (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Nov-2014) (Proof shortened by Mario Carneiro, 17-May-2015)

Ref Expression
Assertion isfin1-3 ⊢ A ∈ V → A ∈ Fin ↔ [⊂] -1 Fr 𝒫 A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 porpss ⊢ [⊂] Po 𝒫 A
2 cnvpo ⊢ [⊂] Po 𝒫 A ↔ [⊂] -1 Po 𝒫 A
3 1 2 mpbi ⊢ [⊂] -1 Po 𝒫 A
4 pwfi ⊢ A ∈ Fin ↔ 𝒫 A ∈ Fin
5 4 biimpi ⊢ A ∈ Fin → 𝒫 A ∈ Fin
6 frfi ⊢ [⊂] -1 Po 𝒫 A ∧ 𝒫 A ∈ Fin → [⊂] -1 Fr 𝒫 A
7 3 5 6 sylancr ⊢ A ∈ Fin → [⊂] -1 Fr 𝒫 A
8 inss2 ⊢ Fin ∩ 𝒫 A ⊆ 𝒫 A
9 pwexg ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ V
10 ssexg ⊢ Fin ∩ 𝒫 A ⊆ 𝒫 A ∧ 𝒫 A ∈ V → Fin ∩ 𝒫 A ∈ V
11 8 9 10 sylancr ⊢ A ∈ V → Fin ∩ 𝒫 A ∈ V
12 0fi ⊢ ∅ ∈ Fin
13 0elpw ⊢ ∅ ∈ 𝒫 A
14 12 13 elini ⊢ ∅ ∈ Fin ∩ 𝒫 A
15 14 ne0ii ⊢ Fin ∩ 𝒫 A ≠ ∅
16 fri ⊢ Fin ∩ 𝒫 A ∈ V ∧ [⊂] -1 Fr 𝒫 A ∧ Fin ∩ 𝒫 A ⊆ 𝒫 A ∧ Fin ∩ 𝒫 A ≠ ∅ → ∃ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b
17 8 15 16 mpanr12 ⊢ Fin ∩ 𝒫 A ∈ V ∧ [⊂] -1 Fr 𝒫 A → ∃ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b
18 11 17 sylan ⊢ A ∈ V ∧ [⊂] -1 Fr 𝒫 A → ∃ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b
19 18 ex ⊢ A ∈ V → [⊂] -1 Fr 𝒫 A → ∃ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b
20 elinel1 ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A → b ∈ Fin
21 ralnex ⊢ ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b ↔ ¬ ∃ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A c [⊂] -1 b
22 20 adantr ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∈ Fin
23 snfi ⊢ d ∈ Fin
24 unfi ⊢ b ∈ Fin ∧ d ∈ Fin → b ∪ d ∈ Fin
25 22 23 24 sylancl ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∪ d ∈ Fin
26 elinel2 ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A → b ∈ 𝒫 A
27 26 elpwid ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A → b ⊆ A
28 27 adantr ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ⊆ A
29 snssi ⊢ d ∈ A → d ⊆ A
30 29 ad2antrl ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → d ⊆ A
31 28 30 unssd ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∪ d ⊆ A
32 vex ⊢ b ∈ V
33 vsnex ⊢ d ∈ V
34 32 33 unex ⊢ b ∪ d ∈ V
35 34 elpw ⊢ b ∪ d ∈ 𝒫 A ↔ b ∪ d ⊆ A
36 31 35 sylibr ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∪ d ∈ 𝒫 A
37 25 36 elind ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∪ d ∈ Fin ∩ 𝒫 A
38 disjsn ⊢ b ∩ d = ∅ ↔ ¬ d ∈ b
39 38 biimpri ⊢ ¬ d ∈ b → b ∩ d = ∅
40 vex ⊢ d ∈ V
41 40 snnz ⊢ d ≠ ∅
42 disjpss ⊢ b ∩ d = ∅ ∧ d ≠ ∅ → b ⊂ b ∪ d
43 39 41 42 sylancl ⊢ ¬ d ∈ b → b ⊂ b ∪ d
44 43 ad2antll ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ⊂ b ∪ d
45 34 32 brcnv ⊢ b ∪ d [⊂] -1 b ↔ b [⊂] b ∪ d
46 34 brrpss ⊢ b [⊂] b ∪ d ↔ b ⊂ b ∪ d
47 45 46 bitri ⊢ b ∪ d [⊂] -1 b ↔ b ⊂ b ∪ d
48 44 47 sylibr ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → b ∪ d [⊂] -1 b
49 breq1 ⊢ c = b ∪ d → c [⊂] -1 b ↔ b ∪ d [⊂] -1 b
50 49 rspcev ⊢ b ∪ d ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ b ∪ d [⊂] -1 b → ∃ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A c [⊂] -1 b
51 37 48 50 syl2anc ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A ∧ ¬ d ∈ b → ∃ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A c [⊂] -1 b
52 51 expr ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A → ¬ d ∈ b → ∃ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A c [⊂] -1 b
53 52 con1d ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A → ¬ ∃ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A c [⊂] -1 b → d ∈ b
54 21 53 biimtrid ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ d ∈ A → ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b → d ∈ b
55 54 impancom ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b → d ∈ A → d ∈ b
56 55 ssrdv ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b → A ⊆ b
57 ssfi ⊢ b ∈ Fin ∧ A ⊆ b → A ∈ Fin
58 20 56 57 syl2an2r ⊢ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∧ ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b → A ∈ Fin
59 58 rexlimiva ⊢ ∃ b ∈ Fin ∩ 𝒫 A ∀ c ∈ Fin ∩ 𝒫 A ¬ c [⊂] -1 b → A ∈ Fin
60 19 59 syl6 ⊢ A ∈ V → [⊂] -1 Fr 𝒫 A → A ∈ Fin
61 7 60 impbid2 ⊢ A ∈ V → A ∈ Fin ↔ [⊂] -1 Fr 𝒫 A