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Theorem dfac2a 7751
Description: Our Axiom of Choice (in the form of ac3 8083) implies the Axiom of Choice (first form) of [Enderton] p. 49. The proof uses neither AC nor the Axiom of Regularity. See dfac2 7752 for the converse (which does use the Axiom of Regularity). (Contributed by NM, 5-Apr-2004.) (Revised by Mario Carneiro, 26-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
dfac2a  |-  ( A. x E. y A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  -> CHOICE )
Distinct variable group:    x, z, y, w, v
Dummy variables  f  u are mutually distinct and distinct from all other variables.

Proof of Theorem dfac2a
StepHypRef Expression
1 riotauni 6306 . . . . . . . . 9  |-  ( E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )  ->  ( iota_ w  e.  z E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  =  U. { w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) } )
2 riotacl 6314 . . . . . . . . 9  |-  ( E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )  ->  ( iota_ w  e.  z E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  e.  z )
31, 2eqeltrrd 2359 . . . . . . . 8  |-  ( E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )  ->  U. { w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  z )
4 elequ2 1690 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( u  =  z  ->  (
w  e.  u  <->  w  e.  z ) )
5 elequ1 1688 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( u  =  z  ->  (
u  e.  v  <->  z  e.  v ) )
65anbi1d 687 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( u  =  z  ->  (
( u  e.  v  /\  w  e.  v )  <->  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) ) )
76rexbidv 2565 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( u  =  z  ->  ( E. v  e.  y 
( u  e.  v  /\  w  e.  v )  <->  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) ) )
84, 7anbi12d 693 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( u  =  z  ->  (
( w  e.  u  /\  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) )  <->  ( w  e.  z  /\  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) ) ) )
98abbidv 2398 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( u  =  z  ->  { w  |  ( w  e.  u  /\  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) ) }  =  { w  |  ( w  e.  z  /\  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) ) } )
10 df-rab 2553 . . . . . . . . . . . 12  |-  { w  e.  u  |  E. v  e.  y  (
u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  =  { w  |  ( w  e.  u  /\  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) ) }
11 df-rab 2553 . . . . . . . . . . . 12  |-  { w  e.  z  |  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v ) }  =  { w  |  ( w  e.  z  /\  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) ) }
129, 10, 113eqtr4g 2341 . . . . . . . . . . 11  |-  ( u  =  z  ->  { w  e.  u  |  E. v  e.  y  (
u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  =  { w  e.  z  |  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v ) } )
1312unieqd 3839 . . . . . . . . . 10  |-  ( u  =  z  ->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  =  U. { w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) } )
14 eqid 2284 . . . . . . . . . 10  |-  ( u  e.  x  |->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  =  ( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )
15 vex 2792 . . . . . . . . . . . 12  |-  z  e. 
_V
1615rabex 4166 . . . . . . . . . . 11  |-  { w  e.  z  |  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  _V
1716uniex 4515 . . . . . . . . . 10  |-  U. {
w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  _V
1813, 14, 17fvmpt 5563 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  x  ->  (
( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `
 z )  = 
U. { w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) } )
1918eleq1d 2350 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  x  ->  (
( ( u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `
 z )  e.  z  <->  U. { w  e.  z  |  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  z ) )
203, 19syl5ibr 214 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  x  ->  ( E! w  e.  z  E. v  e.  y 
( z  e.  v  /\  w  e.  v )  ->  ( (
u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `  z )  e.  z ) )
2120imim2d 50 . . . . . 6  |-  ( z  e.  x  ->  (
( z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )
)  ->  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `  z )  e.  z ) ) )
2221ralimia 2617 . . . . 5  |-  ( A. z  e.  x  (
z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )
)  ->  A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `  z )  e.  z ) )
23 ssrab2 3259 . . . . . . . . . . 11  |-  { w  e.  u  |  E. v  e.  y  (
u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  u
24 elssuni 3856 . . . . . . . . . . 11  |-  ( u  e.  x  ->  u  C_ 
U. x )
2523, 24syl5ss 3191 . . . . . . . . . 10  |-  ( u  e.  x  ->  { w  e.  u  |  E. v  e.  y  (
u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  U. x )
26 uniss 3849 . . . . . . . . . 10  |-  ( { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  U. x  ->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  U.
U. x )
2725, 26syl 17 . . . . . . . . 9  |-  ( u  e.  x  ->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  U. U. x )
28 vex 2792 . . . . . . . . . . . 12  |-  x  e. 
_V
2928uniex 4515 . . . . . . . . . . 11  |-  U. x  e.  _V
3029uniex 4515 . . . . . . . . . 10  |-  U. U. x  e.  _V
3130elpw2 4169 . . . . . . . . 9  |-  ( U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  ~P U.
U. x  <->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  (
u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  C_  U. U. x
)
3227, 31sylibr 205 . . . . . . . 8  |-  ( u  e.  x  ->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) }  e.  ~P U.
U. x )
3314, 32fmpti 5644 . . . . . . 7  |-  ( u  e.  x  |->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) : x --> ~P U. U. x
3430pwex 4192 . . . . . . 7  |-  ~P U. U. x  e.  _V
35 fex2 5366 . . . . . . 7  |-  ( ( ( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) : x --> ~P U. U. x  /\  x  e. 
_V  /\  ~P U. U. x  e.  _V )  ->  ( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  e.  _V )
3633, 28, 34, 35mp3an 1279 . . . . . 6  |-  ( u  e.  x  |->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  e. 
_V
37 fveq1 5484 . . . . . . . . 9  |-  ( f  =  ( u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  ->  ( f `  z )  =  ( ( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `
 z ) )
3837eleq1d 2350 . . . . . . . 8  |-  ( f  =  ( u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  ->  ( ( f `
 z )  e.  z  <->  ( ( u  e.  x  |->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `  z )  e.  z ) )
3938imbi2d 309 . . . . . . 7  |-  ( f  =  ( u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  ->  ( ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  <->  ( z  =/=  (/)  ->  ( ( u  e.  x  |->  U. {
w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `  z )  e.  z ) ) )
4039ralbidv 2564 . . . . . 6  |-  ( f  =  ( u  e.  x  |->  U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } )  ->  ( A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  <->  A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  (
( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `
 z )  e.  z ) ) )
4136, 40spcev 2876 . . . . 5  |-  ( A. z  e.  x  (
z  =/=  (/)  ->  (
( u  e.  x  |-> 
U. { w  e.  u  |  E. v  e.  y  ( u  e.  v  /\  w  e.  v ) } ) `
 z )  e.  z )  ->  E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
4222, 41syl 17 . . . 4  |-  ( A. z  e.  x  (
z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  (
z  e.  v  /\  w  e.  v )
)  ->  E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
4342exlimiv 1667 . . 3  |-  ( E. y A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  ->  E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
4443alimi 1547 . 2  |-  ( A. x E. y A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  ->  A. x E. f A. z  e.  x  (
z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
45 dfac3 7743 . 2  |-  (CHOICE  <->  A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
4644, 45sylibr 205 1  |-  ( A. x E. y A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  E! w  e.  z  E. v  e.  y  ( z  e.  v  /\  w  e.  v ) )  -> CHOICE )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    /\ wa 360   A.wal 1528   E.wex 1529    = wceq 1624    e. wcel 1685   {cab 2270    =/= wne 2447   A.wral 2544   E.wrex 2545   E!wreu 2546   {crab 2548   _Vcvv 2789    C_ wss 3153   (/)c0 3456   ~Pcpw 3626   U.cuni 3828    e. cmpt 4078   -->wf 5217   ` cfv 5221   iota_crio 6290  CHOICEwac 7737
This theorem is referenced by:  dfac2  7752  axac3OLD  8086  axac2  8088
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-ral 2549  df-rex 2550  df-reu 2551  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-op 3650  df-uni 3829  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-id 4308  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-fv 5229  df-iota 6252  df-riota 6299  df-ac 7738
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