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Theorem grothomex 8451
Description: The Tarski-Grothendieck Axiom implies the Axiom of Infinity (in the form of omex 7344). Note that our proof depends on neither the Axiom of Infinity nor Regularity. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Apr-2013.)
Assertion
Ref Expression
grothomex  |-  om  e.  _V

Proof of Theorem grothomex
Dummy variables  x  y  z  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 r111 7447 . . . 4  |-  R1 : On
-1-1-> _V
2 omsson 4660 . . . 4  |-  om  C_  On
3 f1ores 5487 . . . 4  |-  ( ( R1 : On -1-1-> _V  /\ 
om  C_  On )  -> 
( R1  |`  om ) : om -1-1-onto-> ( R1 " om ) )
41, 2, 3mp2an 653 . . 3  |-  ( R1  |`  om ) : om -1-1-onto-> ( R1 " om )
5 f1of1 5471 . . 3  |-  ( ( R1  |`  om ) : om -1-1-onto-> ( R1 " om )  ->  ( R1  |`  om ) : om -1-1-> ( R1 " om ) )
64, 5ax-mp 8 . 2  |-  ( R1  |`  om ) : om -1-1-> ( R1 " om )
7 0ex 4150 . . . 4  |-  (/)  e.  _V
8 eleq1 2343 . . . . . 6  |-  ( x  =  (/)  ->  ( x  e.  y  <->  (/)  e.  y ) )
98anbi1d 685 . . . . 5  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  <-> 
( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y ) ) )
109exbidv 1612 . . . 4  |-  ( x  =  (/)  ->  ( E. y ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  <->  E. y
( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y ) ) )
11 axgroth6 8450 . . . . 5  |-  E. y
( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y )  /\  A. z  e.  ~P  y
( z  ~<  y  ->  z  e.  y ) )
12 simpr 447 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y )  ->  ~P z  e.  y )
1312ralimi 2618 . . . . . . . 8  |-  ( A. z  e.  y  ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y
)  ->  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )
1413anim2i 552 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y ) )  ->  (
x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y ) )
15143adant3 975 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y )  /\  A. z  e.  ~P  y ( z 
~<  y  ->  z  e.  y ) )  -> 
( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y ) )
1615eximi 1563 . . . . 5  |-  ( E. y ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ( ~P z  C_  y  /\  ~P z  e.  y )  /\  A. z  e.  ~P  y ( z  ~< 
y  ->  z  e.  y ) )  ->  E. y ( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y ) )
1711, 16ax-mp 8 . . . 4  |-  E. y
( x  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )
187, 10, 17vtocl 2838 . . 3  |-  E. y
( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )
19 r1fnon 7439 . . . . . . . . 9  |-  R1  Fn  On
20 fvelimab 5578 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R1  Fn  On  /\  om  C_  On )  ->  (
w  e.  ( R1
" om )  <->  E. x  e.  om  ( R1 `  x )  =  w ) )
2119, 2, 20mp2an 653 . . . . . . . 8  |-  ( w  e.  ( R1 " om )  <->  E. x  e.  om  ( R1 `  x )  =  w )
22 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  (/)  ->  ( R1
`  x )  =  ( R1 `  (/) ) )
2322eleq1d 2349 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( R1 `  x )  e.  y  <->  ( R1 `  (/) )  e.  y
) )
24 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  w  ->  ( R1 `  x )  =  ( R1 `  w
) )
2524eleq1d 2349 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  w  ->  (
( R1 `  x
)  e.  y  <->  ( R1 `  w )  e.  y ) )
26 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  suc  w  -> 
( R1 `  x
)  =  ( R1
`  suc  w )
)
2726eleq1d 2349 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  suc  w  -> 
( ( R1 `  x )  e.  y  <-> 
( R1 `  suc  w )  e.  y ) )
28 r10 7440 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( R1
`  (/) )  =  (/)
2928eleq1i 2346 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( R1 `  (/) )  e.  y  <->  (/)  e.  y )
3029biimpri 197 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (/)  e.  y  ->  ( R1
`  (/) )  e.  y )
3130adantr 451 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
(/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( R1 `  (/) )  e.  y )
32 pweq 3628 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  ( R1 `  w )  ->  ~P z  =  ~P ( R1 `  w ) )
3332eleq1d 2349 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  =  ( R1 `  w )  ->  ( ~P z  e.  y  <->  ~P ( R1 `  w
)  e.  y ) )
3433rspccv 2881 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A. z  e.  y  ~P z  e.  y  ->  ( ( R1 `  w
)  e.  y  ->  ~P ( R1 `  w
)  e.  y ) )
35 nnon 4662 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( w  e.  om  ->  w  e.  On )
36 r1suc 7442 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( w  e.  On  ->  ( R1 `  suc  w )  =  ~P ( R1
`  w ) )
3735, 36syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( w  e.  om  ->  ( R1 `  suc  w )  =  ~P ( R1
`  w ) )
3837eleq1d 2349 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  e.  om  ->  (
( R1 `  suc  w )  e.  y  <->  ~P ( R1 `  w
)  e.  y ) )
3938biimprcd 216 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ~P ( R1 `  w
)  e.  y  -> 
( w  e.  om  ->  ( R1 `  suc  w )  e.  y ) )
4034, 39syl6 29 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A. z  e.  y  ~P z  e.  y  ->  ( ( R1 `  w
)  e.  y  -> 
( w  e.  om  ->  ( R1 `  suc  w )  e.  y ) ) )
4140com3r 73 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  e.  om  ->  ( A. z  e.  y  ~P z  e.  y  ->  ( ( R1 `  w )  e.  y  ->  ( R1 `  suc  w )  e.  y ) ) )
4241adantld 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( w  e.  om  ->  (
( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( ( R1
`  w )  e.  y  ->  ( R1 ` 
suc  w )  e.  y ) ) )
4323, 25, 27, 31, 42finds2 4684 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  om  ->  (
( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( R1 `  x )  e.  y ) )
44 eleq1 2343 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( R1 `  x )  =  w  ->  (
( R1 `  x
)  e.  y  <->  w  e.  y ) )
4544biimpd 198 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( R1 `  x )  =  w  ->  (
( R1 `  x
)  e.  y  ->  w  e.  y )
)
4643, 45syl9 66 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  om  ->  (
( R1 `  x
)  =  w  -> 
( ( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  w  e.  y ) ) )
4746rexlimiv 2661 . . . . . . . 8  |-  ( E. x  e.  om  ( R1 `  x )  =  w  ->  ( ( (/) 
e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  w  e.  y ) )
4821, 47sylbi 187 . . . . . . 7  |-  ( w  e.  ( R1 " om )  ->  ( (
(/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  w  e.  y ) )
4948com12 27 . . . . . 6  |-  ( (
(/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( w  e.  ( R1 " om )  ->  w  e.  y ) )
5049ssrdv 3185 . . . . 5  |-  ( (
(/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( R1 " om )  C_  y )
51 vex 2791 . . . . . 6  |-  y  e. 
_V
5251ssex 4158 . . . . 5  |-  ( ( R1 " om )  C_  y  ->  ( R1 " om )  e.  _V )
5350, 52syl 15 . . . 4  |-  ( (
(/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( R1 " om )  e.  _V )
5453exlimiv 1666 . . 3  |-  ( E. y ( (/)  e.  y  /\  A. z  e.  y  ~P z  e.  y )  ->  ( R1 " om )  e. 
_V )
5518, 54ax-mp 8 . 2  |-  ( R1
" om )  e. 
_V
56 f1dmex 5751 . 2  |-  ( ( ( R1  |`  om ) : om -1-1-> ( R1 " om )  /\  ( R1 " om )  e. 
_V )  ->  om  e.  _V )
576, 55, 56mp2an 653 1  |-  om  e.  _V
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934   E.wex 1528    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   E.wrex 2544   _Vcvv 2788    C_ wss 3152   (/)c0 3455   ~Pcpw 3625   class class class wbr 4023   Oncon0 4392   suc csuc 4394   omcom 4656    |` cres 4691   "cima 4692    Fn wfn 5250   -1-1->wf1 5252   -1-1-onto->wf1o 5254   ` cfv 5255    ~< csdm 6862   R1cr1 7434
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-groth 8445
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-er 6660  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-r1 7436
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