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Theorem isacs3lem

Description: An algebraic closure system satisfies isacs3 . (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Apr-2015)

Ref Expression
Assertion isacs3lem ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → ( 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) ∧ ∀ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset → 𝑠𝐶 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 acsmre ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) )
2 mresspw ( 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) → 𝐶 ⊆ 𝒫 𝑋 )
3 1 2 syl ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → 𝐶 ⊆ 𝒫 𝑋 )
4 3 sspwd ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → 𝒫 𝐶 ⊆ 𝒫 𝒫 𝑋 )
5 4 sselda ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑋 )
6 5 elpwid ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) → 𝑠 ⊆ 𝒫 𝑋 )
7 sspwuni ( 𝑠 ⊆ 𝒫 𝑋 𝑠𝑋 )
8 6 7 sylib ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) → 𝑠𝑋 )
9 8 adantr ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) → 𝑠𝑋 )
10 elinel1 ( 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑠 )
11 10 elpwid ( 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑥 𝑠 )
12 elinel2 ( 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑥 ∈ Fin )
13 fissuni ( ( 𝑥 𝑠𝑥 ∈ Fin ) → ∃ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) 𝑥 𝑦 )
14 11 12 13 syl2anc ( 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → ∃ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) 𝑥 𝑦 )
15 14 ad2antll ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) → ∃ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) 𝑥 𝑦 )
16 1 ad3antrrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) )
17 eqid ( mrCls ‘ 𝐶 ) = ( mrCls ‘ 𝐶 )
18 simprr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → 𝑥 𝑦 )
19 elinel1 ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑦 ∈ 𝒫 𝑠 )
20 19 elpwid ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑦𝑠 )
21 20 unissd ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑦 𝑠 )
22 21 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → 𝑦 𝑠 )
23 8 ad2antrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → 𝑠𝑋 )
24 22 23 sstrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → 𝑦𝑋 )
25 16 17 18 24 mrcssd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) )
26 simpl ( ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset )
27 20 adantl ( ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → 𝑦𝑠 )
28 elinel2 ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) → 𝑦 ∈ Fin )
29 28 adantl ( ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → 𝑦 ∈ Fin )
30 ipodrsfi ( ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦𝑠𝑦 ∈ Fin ) → ∃ 𝑥𝑠 𝑦𝑥 )
31 26 27 29 30 syl3anc ( ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → ∃ 𝑥𝑠 𝑦𝑥 )
32 31 adantl ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) → ∃ 𝑥𝑠 𝑦𝑥 )
33 1 ad3antrrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) )
34 simprr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝑦𝑥 )
35 elpwi ( 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶𝑠𝐶 )
36 35 adantl ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) → 𝑠𝐶 )
37 36 ad2antrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝑠𝐶 )
38 simprl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝑥𝑠 )
39 37 38 sseldd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝑥𝐶 )
40 17 mrcsscl ( ( 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝑥𝑥𝐶 ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑥 )
41 33 34 39 40 syl3anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑥 )
42 elssuni ( 𝑥𝑠𝑥 𝑠 )
43 42 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → 𝑥 𝑠 )
44 41 43 sstrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑥𝑠 𝑦𝑥 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑠 )
45 32 44 rexlimddv ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑠 )
46 45 anassrs ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) ∧ 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑠 )
47 46 adantrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑠 )
48 47 adantlrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑦 ) ⊆ 𝑠 )
49 25 48 sstrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) ∧ ( 𝑦 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ∧ 𝑥 𝑦 ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 )
50 15 49 rexlimddv ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 )
51 50 anassrs ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) ∧ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ) → ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 )
52 51 ralrimiva ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) → ∀ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 )
53 17 acsfiel ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → ( 𝑠𝐶 ↔ ( 𝑠𝑋 ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 ) ) )
54 53 ad2antrr ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) → ( 𝑠𝐶 ↔ ( 𝑠𝑋 ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( 𝒫 𝑠 ∩ Fin ) ( ( mrCls ‘ 𝐶 ) ‘ 𝑥 ) ⊆ 𝑠 ) ) )
55 9 52 54 mpbir2and ( ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) ∧ ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset ) → 𝑠𝐶 )
56 55 ex ( ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ) → ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset → 𝑠𝐶 ) )
57 56 ralrimiva ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → ∀ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset → 𝑠𝐶 ) )
58 1 57 jca ( 𝐶 ∈ ( ACS ‘ 𝑋 ) → ( 𝐶 ∈ ( Moore ‘ 𝑋 ) ∧ ∀ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐶 ( ( toInc ‘ 𝑠 ) ∈ Dirset → 𝑠𝐶 ) ) )