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Theorem dfac3 7632
Description: Equivalence of two versions of the Axiom of Choice. The left-hand side is is defined as the Axiom of Choice (first form) of [Enderton] p. 49. The right-hand side is the Axiom of Choice of [TakeutiZaring] p. 83. The proof does not depend on AC. (Contributed by NM, 24-Mar-2004.) (Revised by Stefan O'Rear, 22-Feb-2015.)
Assertion
Ref Expression
dfac3  |-  (CHOICE  <->  A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
Distinct variable group:    x, f, z

Proof of Theorem dfac3
StepHypRef Expression
1 df-ac 7627 . 2  |-  (CHOICE  <->  A. y E. f ( f  C_  y  /\  f  Fn  dom  y ) )
2 vex 2730 . . . . . . . 8  |-  x  e. 
_V
32uniex 4407 . . . . . . . 8  |-  U. x  e.  _V
42, 3xpex 4708 . . . . . . 7  |-  ( x  X.  U. x )  e.  _V
5 simpl 445 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( w  e.  x  /\  v  e.  w )  ->  w  e.  x )
6 elunii 3732 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  w  /\  w  e.  x )  ->  v  e.  U. x
)
76ancoms 441 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( w  e.  x  /\  v  e.  w )  ->  v  e.  U. x
)
85, 7jca 520 . . . . . . . . 9  |-  ( ( w  e.  x  /\  v  e.  w )  ->  ( w  e.  x  /\  v  e.  U. x
) )
98ssopab2i 4185 . . . . . . . 8  |-  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  U. x
) }
10 df-xp 4594 . . . . . . . 8  |-  ( x  X.  U. x )  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  U. x
) }
119, 10sseqtr4i 3132 . . . . . . 7  |-  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  C_  ( x  X.  U. x )
124, 11ssexi 4056 . . . . . 6  |-  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  e.  _V
13 sseq2 3121 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( f  C_  y 
<->  f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) )
14 dmeq 4786 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  dom  y  =  dom  { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )
1514fneq2d 5193 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( f  Fn 
dom  y  <->  f  Fn  dom  { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) )
1613, 15anbi12d 694 . . . . . . 7  |-  ( y  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( ( f 
C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  <->  ( f  C_ 
{ <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) ) )
1716exbidv 2005 . . . . . 6  |-  ( y  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( E. f
( f  C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  <->  E. f
( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) ) )
1812, 17cla4v 2811 . . . . 5  |-  ( A. y E. f ( f 
C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  ->  E. f ( f  C_  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) )
19 fndm 5200 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  dom  f  =  dom  { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )
20 eleq2 2314 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( dom  f  =  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( z  e.  dom  f  <->  z  e.  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } ) )
21 dmopab 4796 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  =  { w  |  E. v ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }
2221eleq2i 2317 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } 
<->  z  e.  { w  |  E. v ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )
23 vex 2730 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  z  e. 
_V
24 elequ1 1831 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( w  =  z  ->  (
w  e.  x  <->  z  e.  x ) )
25 eleq2 2314 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( w  =  z  ->  (
v  e.  w  <->  v  e.  z ) )
2624, 25anbi12d 694 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( w  =  z  ->  (
( w  e.  x  /\  v  e.  w
)  <->  ( z  e.  x  /\  v  e.  z ) ) )
2726exbidv 2005 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( w  =  z  ->  ( E. v ( w  e.  x  /\  v  e.  w )  <->  E. v
( z  e.  x  /\  v  e.  z
) ) )
2823, 27elab 2851 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  { w  |  E. v ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  <->  E. v
( z  e.  x  /\  v  e.  z
) )
29 19.42v 2038 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( E. v ( z  e.  x  /\  v  e.  z )  <->  ( z  e.  x  /\  E. v 
v  e.  z ) )
30 n0 3371 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =/=  (/)  <->  E. v  v  e.  z )
3130anbi2i 678 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  <->  ( z  e.  x  /\  E. v 
v  e.  z ) )
3229, 31bitr4i 245 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( E. v ( z  e.  x  /\  v  e.  z )  <->  ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) ) )
3322, 28, 323bitrri 265 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  <->  z  e.  dom  { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )
3420, 33syl6rbbr 257 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( dom  f  =  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  <->  z  e.  dom  f ) )
3519, 34syl 17 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  <->  z  e.  dom  f ) )
3635adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  <->  z  e.  dom  f ) )
37 fnfun 5198 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  ->  Fun  f )
38 funfvima3 5607 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Fun  f  /\  f  C_ 
{ <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  ( z  e. 
dom  f  ->  (
f `  z )  e.  ( { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } ) ) )
3938ancoms 441 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  Fun  f )  ->  ( z  e. 
dom  f  ->  (
f `  z )  e.  ( { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } ) ) )
4037, 39sylan2 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  ( z  e. 
dom  f  ->  (
f `  z )  e.  ( { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } ) ) )
4136, 40sylbid 208 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  ( ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) )  ->  (
f `  z )  e.  ( { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } ) ) )
4241imp 420 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  /\  ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) ) )  ->  (
f `  z )  e.  ( { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } ) )
43 ibar 492 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  x  ->  (
u  e.  z  <->  ( z  e.  x  /\  u  e.  z ) ) )
4443abbi2dv 2364 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  x  ->  z  =  { u  |  ( z  e.  x  /\  u  e.  z ) } )
45 imasng 4942 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  _V  ->  ( { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  =  { u  |  z { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } u } )
4623, 45ax-mp 10 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  =  { u  |  z { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } u }
47 vex 2730 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  u  e. 
_V
48 elequ1 1831 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( v  =  u  ->  (
v  e.  z  <->  u  e.  z ) )
4948anbi2d 687 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  =  u  ->  (
( z  e.  x  /\  v  e.  z
)  <->  ( z  e.  x  /\  u  e.  z ) ) )
50 eqid 2253 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  =  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }
5123, 47, 26, 49, 50brab 4180 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } u  <->  ( z  e.  x  /\  u  e.  z )
)
5251abbii 2361 . . . . . . . . . . . . 13  |-  { u  |  z { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } u }  =  { u  |  (
z  e.  x  /\  u  e.  z ) }
5346, 52eqtri 2273 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  =  { u  |  ( z  e.  x  /\  u  e.  z
) }
5444, 53syl6reqr 2304 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  x  ->  ( { <. w ,  v
>.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  =  z )
5554eleq2d 2320 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  x  ->  (
( f `  z
)  e.  ( {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  <-> 
( f `  z
)  e.  z ) )
5655ad2antrl 711 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  /\  ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) ) )  ->  (
( f `  z
)  e.  ( {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } " { z } )  <-> 
( f `  z
)  e.  z ) )
5742, 56mpbid 203 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  /\  ( z  e.  x  /\  z  =/=  (/) ) )  ->  (
f `  z )  e.  z )
5857exp32 591 . . . . . . 7  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  ( z  e.  x  ->  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) ) )
5958ralrimiv 2587 . . . . . 6  |-  ( ( f  C_  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
6059eximi 1574 . . . . 5  |-  ( E. f ( f  C_  {
<. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) }  /\  f  Fn  dom  { <. w ,  v >.  |  ( w  e.  x  /\  v  e.  w ) } )  ->  E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
6118, 60syl 17 . . . 4  |-  ( A. y E. f ( f 
C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  ->  E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
6261alrimiv 2012 . . 3  |-  ( A. y E. f ( f 
C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  ->  A. x E. f A. z  e.  x  (
z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) )
63 eqid 2253 . . . . 5  |-  ( w  e.  dom  y  |->  ( f `  { u  |  w y u }
) )  =  ( w  e.  dom  y  |->  ( f `  {
u  |  w y u } ) )
6463aceq3lem 7631 . . . 4  |-  ( A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  ->  E. f
( f  C_  y  /\  f  Fn  dom  y ) )
6564alrimiv 2012 . . 3  |-  ( A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  ->  A. y E. f ( f  C_  y  /\  f  Fn  dom  y ) )
6662, 65impbii 182 . 2  |-  ( A. y E. f ( f 
C_  y  /\  f  Fn  dom  y )  <->  A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
671, 66bitri 242 1  |-  (CHOICE  <->  A. x E. f A. z  e.  x  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360   A.wal 1532   E.wex 1537    = wceq 1619    e. wcel 1621   {cab 2239    =/= wne 2412   A.wral 2509   _Vcvv 2727    C_ wss 3078   (/)c0 3362   {csn 3544   U.cuni 3727   class class class wbr 3920   {copab 3973    e. cmpt 3974    X. cxp 4578   dom cdm 4580   "cima 4583   Fun wfun 4586    Fn wfn 4587   ` cfv 4592  CHOICEwac 7626
This theorem is referenced by:  dfac4  7633  dfac5  7639  dfac2a  7640  dfac2  7641  dfac8  7645  dfac9  7646  ac4  7986  dfac11  26326
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1926  ax-ext 2234  ax-sep 4038  ax-nul 4046  ax-pow 4082  ax-pr 4108  ax-un 4403
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1883  df-eu 2118  df-mo 2119  df-clab 2240  df-cleq 2246  df-clel 2249  df-nfc 2374  df-ne 2414  df-ral 2513  df-rex 2514  df-rab 2516  df-v 2729  df-sbc 2922  df-dif 3081  df-un 3083  df-in 3085  df-ss 3089  df-nul 3363  df-if 3471  df-pw 3532  df-sn 3550  df-pr 3551  df-op 3553  df-uni 3728  df-br 3921  df-opab 3975  df-mpt 3976  df-id 4202  df-xp 4594  df-rel 4595  df-cnv 4596  df-co 4597  df-dm 4598  df-rn 4599  df-res 4600  df-ima 4601  df-fun 4602  df-fn 4603  df-fv 4608  df-ac 7627
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