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Theorem grur1a 8588
Description: A characterization of Grothendieck's universes, part 1. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jun-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
gruina.1  |-  A  =  ( U  i^i  On )
Assertion
Ref Expression
grur1a  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( R1
`  A )  C_  U )

Proof of Theorem grur1a
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gruina.1 . . . . . 6  |-  A  =  ( U  i^i  On )
2 inss1 3477 . . . . . 6  |-  ( U  i^i  On )  C_  U
31, 2eqsstri 3294 . . . . 5  |-  A  C_  U
4 sseq2 3286 . . . . 5  |-  ( U  =  (/)  ->  ( A 
C_  U  <->  A  C_  (/) ) )
53, 4mpbii 202 . . . 4  |-  ( U  =  (/)  ->  A  C_  (/) )
6 ss0 3573 . . . 4  |-  ( A 
C_  (/)  ->  A  =  (/) )
7 0ss 3571 . . . . 5  |-  (/)  C_  U
8 fveq2 5632 . . . . . . 7  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  =  ( R1 `  (/) ) )
9 r10 7587 . . . . . . 7  |-  ( R1
`  (/) )  =  (/)
108, 9syl6eq 2414 . . . . . 6  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  =  (/) )
1110sseq1d 3291 . . . . 5  |-  ( A  =  (/)  ->  ( ( R1 `  A ) 
C_  U  <->  (/)  C_  U
) )
127, 11mpbiri 224 . . . 4  |-  ( A  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
135, 6, 123syl 18 . . 3  |-  ( U  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
1413a1i 10 . 2  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( U  =  (/)  ->  ( R1
`  A )  C_  U ) )
151gruina 8587 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  A  e.  Inacc )
16 inawina 8459 . . . . 5  |-  ( A  e.  Inacc  ->  A  e.  Inacc W )
17 winaon 8457 . . . . . 6  |-  ( A  e.  Inacc W  ->  A  e.  On )
18 winalim 8464 . . . . . 6  |-  ( A  e.  Inacc W  ->  Lim  A )
19 r1lim 7591 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  Lim  A )  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
2017, 18, 19syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( A  e.  Inacc W  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
2115, 16, 203syl 18 . . . 4  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  ( R1 `  A )  = 
U_ x  e.  A  ( R1 `  x ) )
22 inss2 3478 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U  i^i  On )  C_  On
231, 22eqsstri 3294 . . . . . . . . . . 11  |-  A  C_  On
2423sseli 3262 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  A  ->  x  e.  On )
25 eleq1 2426 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  (/)  ->  ( x  e.  A  <->  (/)  e.  A
) )
26 fveq2 5632 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  (/)  ->  ( R1
`  x )  =  ( R1 `  (/) ) )
2726, 9syl6eq 2414 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  (/)  ->  ( R1
`  x )  =  (/) )
2827eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( R1 `  x )  e.  U  <->  (/)  e.  U
) )
2925, 28imbi12d 311 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ( x  e.  A  -> 
( R1 `  x
)  e.  U )  <-> 
( (/)  e.  A  ->  (/) 
e.  U ) ) )
30 eleq1 2426 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  y  ->  (
x  e.  A  <->  y  e.  A ) )
31 fveq2 5632 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  y  ->  ( R1 `  x )  =  ( R1 `  y
) )
3231eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  y  ->  (
( R1 `  x
)  e.  U  <->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
3330, 32imbi12d 311 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  e.  A  ->  ( R1 `  x
)  e.  U )  <-> 
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U ) ) )
34 eleq1 2426 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( x  e.  A  <->  suc  y  e.  A ) )
35 fveq2 5632 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( R1 `  x
)  =  ( R1
`  suc  y )
)
3635eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( ( R1 `  x )  e.  U  <->  ( R1 `  suc  y
)  e.  U ) )
3734, 36imbi12d 311 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  suc  y  -> 
( ( x  e.  A  ->  ( R1 `  x )  e.  U
)  <->  ( suc  y  e.  A  ->  ( R1
`  suc  y )  e.  U ) ) )
383sseli 3262 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (/)  e.  A  ->  (/)  e.  U
)
3938a1i 10 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( (/)  e.  A  ->  (/)  e.  U
) )
40 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  suc  y  e.  A
)
41 elelsuc 4567 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( suc  y  e.  A  ->  suc  y  e.  suc  A )
423sseli 3262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( suc  y  e.  A  ->  suc  y  e.  U
)
43 ne0i 3549 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( suc  y  e.  U  ->  U  =/=  (/) )
4442, 43syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( suc  y  e.  A  ->  U  =/=  (/) )
4515, 16, 173syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  A  e.  On )
4644, 45sylan2 460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  A  e.  On )
47 eloni 4505 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( A  e.  On  ->  Ord  A )
48 ordsucelsuc 4716 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( Ord 
A  ->  ( y  e.  A  <->  suc  y  e.  suc  A ) )
4946, 47, 483syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( y  e.  A  <->  suc  y  e.  suc  A
) )
5041, 49syl5ibr 212 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  y  e.  A ) )
5140, 50mpd 14 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  y  e.  A )
52 grupw 8564 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  ( R1 `  y )  e.  U )  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U )
5352ex 423 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U ) )
5453adantr 451 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ~P ( R1 `  y )  e.  U
) )
55 r1suc 7589 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  =  ~P ( R1
`  y ) )
5655eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  e.  On  ->  (
( R1 `  suc  y )  e.  U  <->  ~P ( R1 `  y
)  e.  U ) )
5756biimprcd 216 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ~P ( R1 `  y
)  e.  U  -> 
( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U
) )
5854, 57syl6 29 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( R1 `  y )  e.  U  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U
) ) )
5951, 58embantd 50 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  suc  y  e.  A )  ->  ( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 ` 
suc  y )  e.  U ) ) )
6059ex 423 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( suc  y  e.  A  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 ` 
suc  y )  e.  U ) ) ) )
6160com23 72 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( ( y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  ( y  e.  On  ->  ( R1 `  suc  y )  e.  U ) ) ) )
6261com4r 80 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  (
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( suc  y  e.  A  ->  ( R1
`  suc  y )  e.  U ) ) ) )
63 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  x  e.  A )
643sseli 3262 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  e.  A  ->  x  e.  U )
65 ne0i 3549 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  e.  U  ->  U  =/=  (/) )
6664, 65syl 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( x  e.  A  ->  U  =/=  (/) )
6766, 45sylan2 460 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  A  e.  On )
68 ontr1 4541 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( A  e.  On  ->  (
( y  e.  x  /\  x  e.  A
)  ->  y  e.  A ) )
69 pm2.27 35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  e.  A  ->  (
( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7068, 69syl6 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( A  e.  On  ->  (
( y  e.  x  /\  x  e.  A
)  ->  ( (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) )
7170exp3a 425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( A  e.  On  ->  (
y  e.  x  -> 
( x  e.  A  ->  ( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) ) )
7271com3r 73 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( x  e.  A  ->  ( A  e.  On  ->  ( y  e.  x  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) ) )
7363, 67, 72sylc 56 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  (
y  e.  x  -> 
( ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) ) )
7473imp 418 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  /\  y  e.  x
)  ->  ( (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7574ralimdva 2706 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
76 gruiun 8568 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  U  /\  A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
)
77763expia 1154 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  U )  ->  ( A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7864, 77sylan2 460 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U
) )
7975, 78syld 40 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y
)  e.  U )  ->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
80 vex 2876 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  x  e. 
_V
81 r1lim 7591 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( x  e.  _V  /\  Lim  x )  ->  ( R1 `  x )  = 
U_ y  e.  x  ( R1 `  y ) )
8280, 81mpan 651 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( Lim  x  ->  ( R1 `  x )  =  U_ y  e.  x  ( R1 `  y ) )
8382eleq1d 2432 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( Lim  x  ->  ( ( R1 `  x )  e.  U  <->  U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U ) )
8483biimprd 214 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Lim  x  ->  ( U_ y  e.  x  ( R1 `  y )  e.  U  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) )
8579, 84sylan9r 639 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( Lim  x  /\  ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A ) )  -> 
( A. y  e.  x  ( y  e.  A  ->  ( R1 `  y )  e.  U
)  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) )
8685exp32 588 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( Lim  x  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( x  e.  A  ->  ( A. y  e.  x  (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) ) ) )
8786com34 77 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( Lim  x  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( A. y  e.  x  (
y  e.  A  -> 
( R1 `  y
)  e.  U )  ->  ( x  e.  A  ->  ( R1 `  x )  e.  U
) ) ) )
8829, 33, 37, 39, 62, 87tfinds2 4757 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  (
x  e.  A  -> 
( R1 `  x
)  e.  U ) ) )
8988com3r 73 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  A  ->  (
x  e.  On  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( R1 `  x )  e.  U ) ) )
9024, 89mpd 14 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  A  ->  ( U  e.  Univ  ->  ( R1 `  x )  e.  U ) )
9190impcom 419 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( R1 `  x )  e.  U )
92 gruelss 8563 . . . . . . . 8  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  ( R1 `  x )  e.  U )  ->  ( R1 `  x )  C_  U )
9391, 92syldan 456 . . . . . . 7  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  x  e.  A )  ->  ( R1 `  x )  C_  U )
9493ralrimiva 2711 . . . . . 6  |-  ( U  e.  Univ  ->  A. x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
95 iunss 4045 . . . . . 6  |-  ( U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U 
<-> 
A. x  e.  A  ( R1 `  x ) 
C_  U )
9694, 95sylibr 203 . . . . 5  |-  ( U  e.  Univ  ->  U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
9796adantr 451 . . . 4  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  U_ x  e.  A  ( R1 `  x )  C_  U
)
9821, 97eqsstrd 3298 . . 3  |-  ( ( U  e.  Univ  /\  U  =/=  (/) )  ->  ( R1 `  A )  C_  U )
9998ex 423 . 2  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( U  =/=  (/)  ->  ( R1 `  A )  C_  U
) )
10014, 99pm2.61dne 2606 1  |-  ( U  e.  Univ  ->  ( R1
`  A )  C_  U )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1647    e. wcel 1715    =/= wne 2529   A.wral 2628   _Vcvv 2873    i^i cin 3237    C_ wss 3238   (/)c0 3543   ~Pcpw 3714   U_ciun 4007   Ord word 4494   Oncon0 4495   Lim wlim 4496   suc csuc 4497   ` cfv 5358   R1cr1 7581   Inacc Wcwina 8451   Inacccina 8452   Univcgru 8559
This theorem is referenced by:  grur1  8589
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1551  ax-5 1562  ax-17 1621  ax-9 1659  ax-8 1680  ax-13 1717  ax-14 1719  ax-6 1734  ax-7 1739  ax-11 1751  ax-12 1937  ax-ext 2347  ax-rep 4233  ax-sep 4243  ax-nul 4251  ax-pow 4290  ax-pr 4316  ax-un 4615  ax-ac2 8236
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 936  df-3an 937  df-tru 1324  df-ex 1547  df-nf 1550  df-sb 1654  df-eu 2221  df-mo 2222  df-clab 2353  df-cleq 2359  df-clel 2362  df-nfc 2491  df-ne 2531  df-ral 2633  df-rex 2634  df-reu 2635  df-rmo 2636  df-rab 2637  df-v 2875  df-sbc 3078  df-csb 3168  df-dif 3241  df-un 3243  df-in 3245  df-ss 3252  df-pss 3254  df-nul 3544  df-if 3655  df-pw 3716  df-sn 3735  df-pr 3736  df-tp 3737  df-op 3738  df-uni 3930  df-int 3965  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4180  df-mpt 4181  df-tr 4216  df-eprel 4408  df-id 4412  df-po 4417  df-so 4418  df-fr 4455  df-se 4456  df-we 4457  df-ord 4498  df-on 4499  df-lim 4500  df-suc 4501  df-om 4760  df-xp 4798  df-rel 4799  df-cnv 4800  df-co 4801  df-dm 4802  df-rn 4803  df-res 4804  df-ima 4805  df-iota 5322  df-fun 5360  df-fn 5361  df-f 5362  df-f1 5363  df-fo 5364  df-f1o 5365  df-fv 5366  df-isom 5367  df-ov 5984  df-oprab 5985  df-mpt2 5986  df-riota 6446  df-recs 6530  df-rdg 6565  df-1o 6621  df-er 6802  df-map 6917  df-en 7007  df-dom 7008  df-sdom 7009  df-r1 7583  df-card 7719  df-cf 7721  df-ac 7890  df-wina 8453  df-ina 8454  df-gru 8560
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