Theorem acexmidlemcase 5762

Description: Lemma for acexmid 5766. Here we divide the proof into cases (based on the disjunction implicit in an unordered pair, not the sort of case elimination which relies on excluded middle).

The cases are (1) the choice function evaluated at A equals { (/) }, (2) the choice function evaluated at B equals (/), and (3) the choice function evaluated at A equals (/) and the choice function evaluated at B equals { (/) }.

Because of the way we represent the choice function y, the choice function evaluated at A is ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) and the choice function evaluated at B is ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ). Other than the difference in notation these work just as ( y ` A ) and ( y ` B ) would if y were a function as defined by df-fun 5120.

Although it isn't exactly about the division into cases, it is also convenient for this lemma to also include the step that if the choice function evaluated at A equals { (/) }, then { (/) } e. A and likewise for B.

(Contributed by Jim Kingdon, 7-Aug-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
acexmidlem.a	|- A = { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = (/) \/ ph ) }
acexmidlem.b	|- B = { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = { (/) } \/ ph ) }
acexmidlem.c	|- C = { A , B }

Assertion

Ref	Expression
acexmidlemcase	|- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( { (/) } e. A \/ (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) )

Distinct variable groups:   x, y, z, v, u, A   x, B, y, z, v, u   x, C, y, z, v, u   ph, x, y, z, v, u

Proof of Theorem acexmidlemcase

Step	Hyp	Ref	Expression
1		acexmidlem.a	. . . . . . . . . . . . . 14 |- A = { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = (/) \/ ph ) }
2		onsucelsucexmidlem 4439	. . . . . . . . . . . . . 14 |- { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = (/) \/ ph ) } e. On
3	1, 2	eqeltri 2210	. . . . . . . . . . . . 13 |- A e. On
4		prid1g 3622	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A e. On -> A e. { A , B } )
5	3, 4	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 |- A e. { A , B }
6		acexmidlem.c	. . . . . . . . . . . 12 |- C = { A , B }
7	5, 6	eleqtrri 2213	. . . . . . . . . . 11 |- A e. C
8		eleq1 2200	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = A -> ( z e. u <-> A e. u ) )
9	8	anbi1d 460	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( z = A -> ( ( z e. u /\ v e. u ) <-> ( A e. u /\ v e. u ) ) )
10	9	rexbidv 2436	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( z = A -> ( E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) <-> E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) )
11	10	reueqd 2634	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z = A -> ( E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) <-> E! v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) )
12	11	rspcv 2780	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. C -> ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> E! v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) )
13	7, 12	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> E! v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) )
14		riotacl 5737	. . . . . . . . . 10 |- ( E! v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) -> ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. A )
15	13, 14	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. A )
16		elrabi 2832	. . . . . . . . . 10 |- ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = (/) \/ ph ) } -> ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } )
17	16, 1	eleq2s 2232	. . . . . . . . 9 |- ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. A -> ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } )
18		elpri 3545	. . . . . . . . 9 |- ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) )
19	15, 17, 18	3syl 17	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) )
20		eleq1 2200	. . . . . . . . . 10 |- ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) e. A <-> { (/) } e. A ) )
21	15, 20	syl5ibcom 154	. . . . . . . . 9 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } -> { (/) } e. A ) )
22	21	orim2d 777	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ { (/) } e. A ) ) )
23	19, 22	mpd 13	. . . . . . 7 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ { (/) } e. A ) )
24		acexmidlem.b	. . . . . . . . . . . . . 14 |- B = { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = { (/) } \/ ph ) }
25		pp0ex 4108	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- { (/) , { (/) } } e. _V
26	25	rabex 4067	. . . . . . . . . . . . . 14 |- { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = { (/) } \/ ph ) } e. _V
27	24, 26	eqeltri 2210	. . . . . . . . . . . . 13 |- B e. _V
28	27	prid2 3625	. . . . . . . . . . . 12 |- B e. { A , B }
29	28, 6	eleqtrri 2213	. . . . . . . . . . 11 |- B e. C
30		eleq1 2200	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = B -> ( z e. u <-> B e. u ) )
31	30	anbi1d 460	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( z = B -> ( ( z e. u /\ v e. u ) <-> ( B e. u /\ v e. u ) ) )
32	31	rexbidv 2436	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( z = B -> ( E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) <-> E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) )
33	32	reueqd 2634	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z = B -> ( E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) <-> E! v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) )
34	33	rspcv 2780	. . . . . . . . . . 11 |- ( B e. C -> ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> E! v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) )
35	29, 34	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> E! v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) )
36		riotacl 5737	. . . . . . . . . 10 |- ( E! v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) -> ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. B )
37	35, 36	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. B )
38		elrabi 2832	. . . . . . . . . 10 |- ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. { x e. { (/) , { (/) } } | ( x = { (/) } \/ ph ) } -> ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } )
39	38, 24	eleq2s 2232	. . . . . . . . 9 |- ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. B -> ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } )
40		elpri 3545	. . . . . . . . 9 |- ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. { (/) , { (/) } } -> ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) )
41	37, 39, 40	3syl 17	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) )
42		eleq1 2200	. . . . . . . . . 10 |- ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = (/) -> ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) e. B <-> (/) e. B ) )
43	37, 42	syl5ibcom 154	. . . . . . . . 9 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = (/) -> (/) e. B ) )
44	43	orim1d 776	. . . . . . . 8 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) -> ( (/) e. B \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) )
45	41, 44	mpd 13	. . . . . . 7 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( (/) e. B \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) )
46	23, 45	jca 304	. . . . . 6 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ { (/) } e. A ) /\ ( (/) e. B \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) )
47		anddi 810	. . . . . 6 |- ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) \/ { (/) } e. A ) /\ ( (/) e. B \/ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) <-> ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) \/ ( ( { (/) } e. A /\ (/) e. B ) \/ ( { (/) } e. A /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
48	46, 47	sylib 121	. . . . 5 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) \/ ( ( { (/) } e. A /\ (/) e. B ) \/ ( { (/) } e. A /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
49		simpl 108	. . . . . . 7 |- ( ( { (/) } e. A /\ (/) e. B ) -> { (/) } e. A )
50		simpl 108	. . . . . . 7 |- ( ( { (/) } e. A /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) -> { (/) } e. A )
51	49, 50	jaoi 705	. . . . . 6 |- ( ( ( { (/) } e. A /\ (/) e. B ) \/ ( { (/) } e. A /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) -> { (/) } e. A )
52	51	orim2i 750	. . . . 5 |- ( ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) \/ ( ( { (/) } e. A /\ (/) e. B ) \/ ( { (/) } e. A /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) -> ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) \/ { (/) } e. A ) )
53	48, 52	syl 14	. . . 4 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) \/ { (/) } e. A ) )
54	53	orcomd 718	. . 3 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( { (/) } e. A \/ ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
55		simpr 109	. . . . 5 |- ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) -> (/) e. B )
56	55	orim1i 749	. . . 4 |- ( ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) -> ( (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) )
57	56	orim2i 750	. . 3 |- ( ( { (/) } e. A \/ ( ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ (/) e. B ) \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) -> ( { (/) } e. A \/ ( (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
58	54, 57	syl 14	. 2 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( { (/) } e. A \/ ( (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
59		3orass 965	. 2 |- ( ( { (/) } e. A \/ (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) <-> ( { (/) } e. A \/ ( (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) ) )
60	58, 59	sylibr 133	1 |- ( A. z e. C E! v e. z E. u e. y ( z e. u /\ v e. u ) -> ( { (/) } e. A \/ (/) e. B \/ ( ( iota_ v e. A E. u e. y ( A e. u /\ v e. u ) ) = (/) /\ ( iota_ v e. B E. u e. y ( B e. u /\ v e. u ) ) = { (/) } ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   \/ wo 697   \/ w3o 961   = wceq 1331   e. wcel 1480   A.wral 2414   E.wrex 2415   E!wreu 2416   {crab 2418   _Vcvv 2681   (/)c0 3358   {csn 3522   {cpr 3523   Oncon0 4280   iota_crio 5722

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2119  ax-sep 4041  ax-nul 4049  ax-pow 4093

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2000  df-clab 2124  df-cleq 2130  df-clel 2133  df-nfc 2268  df-ral 2419  df-rex 2420  df-reu 2421  df-rab 2423  df-v 2683  df-sbc 2905  df-dif 3068  df-un 3070  df-in 3072  df-ss 3079  df-nul 3359  df-pw 3507  df-sn 3528  df-pr 3529  df-uni 3732  df-tr 4022  df-iord 4283  df-on 4285  df-suc 4288  df-iota 5083  df-riota 5723

This theorem is referenced by:  acexmidlem1  5763