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Theorem reuind 3393
Description: Existential uniqueness via an indirect equality. (Contributed by NM, 16-Oct-2010.)
Hypotheses
Ref Expression
reuind.1 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
reuind.2 (𝑥 = 𝑦𝐴 = 𝐵)
Assertion
Ref Expression
reuind ((∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) ∧ ∃𝑥(𝐴𝐶𝜑)) → ∃!𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑦,𝑧,𝐴   𝑥,𝑧,𝐵   𝑥,𝑦,𝐶,𝑧   𝜑,𝑦,𝑧   𝜓,𝑥,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦)   𝐴(𝑥)   𝐵(𝑦)

Proof of Theorem reuind
Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 reuind.2 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦𝐴 = 𝐵)
21eleq1d 2683 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴𝐶𝐵𝐶))
3 reuind.1 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜓))
42, 3anbi12d 746 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴𝐶𝜑) ↔ (𝐵𝐶𝜓)))
54cbvexv 2274 . . . . 5 (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) ↔ ∃𝑦(𝐵𝐶𝜓))
6 r19.41v 3081 . . . . . . 7 (∃𝑧𝐶 (𝑧 = 𝐵𝜓) ↔ (∃𝑧𝐶 𝑧 = 𝐵𝜓))
76exbii 1771 . . . . . 6 (∃𝑦𝑧𝐶 (𝑧 = 𝐵𝜓) ↔ ∃𝑦(∃𝑧𝐶 𝑧 = 𝐵𝜓))
8 rexcom4 3211 . . . . . 6 (∃𝑧𝐶𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓) ↔ ∃𝑦𝑧𝐶 (𝑧 = 𝐵𝜓))
9 risset 3055 . . . . . . . 8 (𝐵𝐶 ↔ ∃𝑧𝐶 𝑧 = 𝐵)
109anbi1i 730 . . . . . . 7 ((𝐵𝐶𝜓) ↔ (∃𝑧𝐶 𝑧 = 𝐵𝜓))
1110exbii 1771 . . . . . 6 (∃𝑦(𝐵𝐶𝜓) ↔ ∃𝑦(∃𝑧𝐶 𝑧 = 𝐵𝜓))
127, 8, 113bitr4ri 293 . . . . 5 (∃𝑦(𝐵𝐶𝜓) ↔ ∃𝑧𝐶𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓))
135, 12bitri 264 . . . 4 (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) ↔ ∃𝑧𝐶𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓))
14 eqeq2 2632 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = 𝐵 → (𝑧 = 𝐴𝑧 = 𝐵))
1514imim2i 16 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → (((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐴𝑧 = 𝐵)))
16 biimpr 210 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 = 𝐴𝑧 = 𝐵) → (𝑧 = 𝐵𝑧 = 𝐴))
1716imim2i 16 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐴𝑧 = 𝐵)) → (((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐵𝑧 = 𝐴)))
18 an31 840 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ 𝑧 = 𝐵) ↔ ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ (𝐴𝐶𝜑)))
1918imbi1i 339 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ 𝑧 = 𝐵) → 𝑧 = 𝐴) ↔ (((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ (𝐴𝐶𝜑)) → 𝑧 = 𝐴))
20 impexp 462 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ 𝑧 = 𝐵) → 𝑧 = 𝐴) ↔ (((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐵𝑧 = 𝐴)))
21 impexp 462 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ∧ (𝐴𝐶𝜑)) → 𝑧 = 𝐴) ↔ ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
2219, 20, 213bitr3i 290 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐵𝑧 = 𝐴)) ↔ ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
2317, 22sylib 208 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → (𝑧 = 𝐴𝑧 = 𝐵)) → ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
2415, 23syl 17 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
25242alimi 1737 . . . . . . 7 (∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → ∀𝑥𝑦((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
26 19.23v 1899 . . . . . . . . . 10 (∀𝑦((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ (∃𝑦(𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
27 an12 837 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ↔ (𝐵𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)))
28 eleq1 2686 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = 𝐵 → (𝑧𝐶𝐵𝐶))
2928adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑧 = 𝐵𝜓) → (𝑧𝐶𝐵𝐶))
3029pm5.32ri 669 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)) ↔ (𝐵𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)))
3127, 30bitr4i 267 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ↔ (𝑧𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)))
3231exbii 1771 . . . . . . . . . . . 12 (∃𝑦(𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ↔ ∃𝑦(𝑧𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)))
33 19.42v 1915 . . . . . . . . . . . 12 (∃𝑦(𝑧𝐶 ∧ (𝑧 = 𝐵𝜓)) ↔ (𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)))
3432, 33bitri 264 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑦(𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) ↔ (𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)))
3534imbi1i 339 . . . . . . . . . 10 ((∃𝑦(𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ ((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
3626, 35bitri 264 . . . . . . . . 9 (∀𝑦((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ ((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
3736albii 1744 . . . . . . . 8 (∀𝑥𝑦((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ ∀𝑥((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
38 19.21v 1865 . . . . . . . 8 (∀𝑥((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ ((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
3937, 38bitri 264 . . . . . . 7 (∀𝑥𝑦((𝑧 = 𝐵 ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)) ↔ ((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
4025, 39sylib 208 . . . . . 6 (∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → ((𝑧𝐶 ∧ ∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓)) → ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
4140expd 452 . . . . 5 (∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → (𝑧𝐶 → (∃𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓) → ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴))))
4241reximdvai 3009 . . . 4 (∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → (∃𝑧𝐶𝑦(𝑧 = 𝐵𝜓) → ∃𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
4313, 42syl5bi 232 . . 3 (∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) → (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → ∃𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴)))
4443imp 445 . 2 ((∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) ∧ ∃𝑥(𝐴𝐶𝜑)) → ∃𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴))
45 pm4.24 674 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝐶𝜑) ↔ ((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐴𝐶𝜑)))
4645biimpi 206 . . . . . . . . 9 ((𝐴𝐶𝜑) → ((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐴𝐶𝜑)))
47 prth 594 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → (((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐴𝐶𝜑)) → (𝑧 = 𝐴𝑤 = 𝐴)))
48 eqtr3 2642 . . . . . . . . 9 ((𝑧 = 𝐴𝑤 = 𝐴) → 𝑧 = 𝑤)
4946, 47, 48syl56 36 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝑤))
5049alanimi 1741 . . . . . . 7 ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝑤))
51 19.23v 1899 . . . . . . 7 (∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝑤) ↔ (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝑤))
5250, 51sylib 208 . . . . . 6 ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝑤))
5352com12 32 . . . . 5 (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → 𝑧 = 𝑤))
5453a1d 25 . . . 4 (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → ((𝑧𝐶𝑤𝐶) → ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → 𝑧 = 𝑤)))
5554ralrimivv 2964 . . 3 (∃𝑥(𝐴𝐶𝜑) → ∀𝑧𝐶𝑤𝐶 ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → 𝑧 = 𝑤))
5655adantl 482 . 2 ((∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) ∧ ∃𝑥(𝐴𝐶𝜑)) → ∀𝑧𝐶𝑤𝐶 ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → 𝑧 = 𝑤))
57 eqeq1 2625 . . . . 5 (𝑧 = 𝑤 → (𝑧 = 𝐴𝑤 = 𝐴))
5857imbi2d 330 . . . 4 (𝑧 = 𝑤 → (((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ↔ ((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)))
5958albidv 1846 . . 3 (𝑧 = 𝑤 → (∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ↔ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)))
6059reu4 3382 . 2 (∃!𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ↔ (∃𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑧𝐶𝑤𝐶 ((∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴) ∧ ∀𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑤 = 𝐴)) → 𝑧 = 𝑤)))
6144, 56, 60sylanbrc 697 1 ((∀𝑥𝑦(((𝐴𝐶𝜑) ∧ (𝐵𝐶𝜓)) → 𝐴 = 𝐵) ∧ ∃𝑥(𝐴𝐶𝜑)) → ∃!𝑧𝐶𝑥((𝐴𝐶𝜑) → 𝑧 = 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  wal 1478   = wceq 1480  wex 1701  wcel 1987  wral 2907  wrex 2908  ∃!wreu 2909
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-v 3188
This theorem is referenced by: (None)
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