Theorem 2reuswap2 3736

Description: A condition allowing swap of uniqueness and existential quantifiers. (Contributed by Thierry Arnoux, 7-Apr-2017.)

Assertion

Ref	Expression
2reuswap2	⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) → (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝐵(𝑦)

Proof of Theorem 2reuswap2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-ral 3141	. . 3 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 → ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
2		moanimv 2698	. . . 4 ⊢ (∃*𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 → ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
3	2	albii 1814	. . 3 ⊢ (∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 → ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
4	1, 3	bitr4i 280	. 2 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) ↔ ∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
5		2euswapv 2709	. . 3 ⊢ (∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)) → (∃!𝑥∃𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)) → ∃!𝑦∃𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑))))
6		df-reu 3143	. . . 4 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ↔ ∃!𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑))
7		r19.42v 3348	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑))
8		df-rex 3142	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑) ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑)))
9	7, 8	bitr3i 279	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑) ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑)))
10		an12 643	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑)) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
11	10	exbii 1842	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝜑)) ↔ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
12	9, 11	bitri 277	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑) ↔ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
13	12	eubii 2664	. . . 4 ⊢ (∃!𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑) ↔ ∃!𝑥∃𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
14	6, 13	bitri 277	. . 3 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ↔ ∃!𝑥∃𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
15		df-reu 3143	. . . 4 ⊢ (∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑 ↔ ∃!𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑))
16		r19.42v 3348	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) ↔ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑))
17		df-rex 3142	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
18	16, 17	bitr3i 279	. . . . 5 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) ↔ ∃𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
19	18	eubii 2664	. . . 4 ⊢ (∃!𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) ↔ ∃!𝑦∃𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
20	15, 19	bitri 277	. . 3 ⊢ (∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑 ↔ ∃!𝑦∃𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)))
21	5, 14, 20	3imtr4g 298	. 2 ⊢ (∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑)) → (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑))
22	4, 21	sylbi 219	1 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∃*𝑦(𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝜑) → (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398  ∀wal 1529  ∃wex 1774   ∈ wcel 2108  ∃*wmo 2614  ∃!weu 2647  ∀wral 3136  ∃wrex 3137  ∃!wreu 3138

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1905  ax-6 1964  ax-7 2009  ax-10 2139  ax-11 2154  ax-12 2170

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-tru 1534  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2064  df-mo 2616  df-eu 2648  df-ral 3141  df-rex 3142  df-reu 3143

This theorem is referenced by:  reuxfrd  3737