Vamos realizar esta demonstração através da indução na complexidade das fórmulas:
$$|b \in y||b=a|\leq|a \in y|$$
com isso conseguimos diretamente que $|\varphi(b)||a=b|\leq|\varphi(a)|$
Agora devemos continuar o processo de indução supondo que vale para $F_n$ com $n \in \mathbb{N}
Dessa forma vamos verificar que vale para $F_{n+1}$
Tomemos $\varphi \in {F_{n+1}}$ de maneira que $\varphi = \phi \vee \psi$ tal que $\phi,\psi \in F_n$, pela hipótese de indução sabemos que valem
$$|\phi(b)||b=a|\leq|\phi(a)| \text{ e } |\psi(b)||b=a|\leq|\psi(a)|$$
$$
\begin{array}{ll}
|\varphi(b)||a=b| &=|\phi(b)\vee \psi(b)||a=b|=(|\phi(b)| + |\psi(b)|)|a=b|
\\
\\
&=|\phi(b)||a=b|+|\psi(b)||a=b|
\\
\\
&\leq |\phi(a)|+|\psi(a)|=|\varphi(a)|
\end{array}
$$
Faltam os casos com os outros símbolos lógicos, porém eles são feitos de maneira bem semelhante, criando funções $\varphi$ usando esses outros símbolos, por exemplo $\varphi = \neg \phi$, se $\phi \in F_n$ $\square$