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Theorem nnwos

Description: Well-ordering principle: any nonempty set of positive integers has a least element (schema form). (Contributed by NM, 17-Aug-2001)

Ref Expression
Hypothesis nnwos.1 ⊢ x = y → φ ↔ ψ
Assertion nnwos ⊢ ∃ x ∈ ℕ φ → ∃ x ∈ ℕ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nnwos.1 ⊢ x = y → φ ↔ ψ
2 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℕ | φ
3 nfcv ⊢ Ⅎ _ y x ∈ ℕ | φ
4 2 3 nnwof ⊢ x ∈ ℕ | φ ⊆ ℕ ∧ x ∈ ℕ | φ ≠ ∅ → ∃ x ∈ x ∈ ℕ | φ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y
5 ssrab2 ⊢ x ∈ ℕ | φ ⊆ ℕ
6 5 biantrur ⊢ x ∈ ℕ | φ ≠ ∅ ↔ x ∈ ℕ | φ ⊆ ℕ ∧ x ∈ ℕ | φ ≠ ∅
7 rabn0 ⊢ x ∈ ℕ | φ ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ ℕ φ
8 6 7 bitr3i ⊢ x ∈ ℕ | φ ⊆ ℕ ∧ x ∈ ℕ | φ ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ ℕ φ
9 df-rex ⊢ ∃ x ∈ x ∈ ℕ | φ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ ∃ x x ∈ x ∈ ℕ | φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y
10 rabid ⊢ x ∈ x ∈ ℕ | φ ↔ x ∈ ℕ ∧ φ
11 df-ral ⊢ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ ∀ y y ∈ x ∈ ℕ | φ → x ≤ y
12 1 elrab ⊢ y ∈ x ∈ ℕ | φ ↔ y ∈ ℕ ∧ ψ
13 12 imbi1i ⊢ y ∈ x ∈ ℕ | φ → x ≤ y ↔ y ∈ ℕ ∧ ψ → x ≤ y
14 impexp ⊢ y ∈ ℕ ∧ ψ → x ≤ y ↔ y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
15 13 14 bitri ⊢ y ∈ x ∈ ℕ | φ → x ≤ y ↔ y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
16 15 albii ⊢ ∀ y y ∈ x ∈ ℕ | φ → x ≤ y ↔ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
17 11 16 bitri ⊢ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
18 10 17 anbi12i ⊢ x ∈ x ∈ ℕ | φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
19 18 exbii ⊢ ∃ x x ∈ x ∈ ℕ | φ ∧ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ ∃ x x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
20 df-ral ⊢ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y ↔ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
21 20 anbi2i ⊢ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y ↔ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y
22 anass ⊢ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y ↔ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
23 21 22 bitr3i ⊢ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y ↔ x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
24 23 exbii ⊢ ∃ x x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y ↔ ∃ x x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
25 df-rex ⊢ ∃ x ∈ ℕ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y ↔ ∃ x x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
26 24 25 bitr4i ⊢ ∃ x x ∈ ℕ ∧ φ ∧ ∀ y y ∈ ℕ → ψ → x ≤ y ↔ ∃ x ∈ ℕ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
27 9 19 26 3bitri ⊢ ∃ x ∈ x ∈ ℕ | φ ∀ y ∈ x ∈ ℕ | φ x ≤ y ↔ ∃ x ∈ ℕ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y
28 4 8 27 3imtr3i ⊢ ∃ x ∈ ℕ φ → ∃ x ∈ ℕ φ ∧ ∀ y ∈ ℕ ψ → x ≤ y