Theorem exmidundifim 4228

Description: Excluded middle is equivalent to every subset having a complement. Variation of exmidundif 4227 with an implication rather than a biconditional. (Contributed by Jim Kingdon, 16-Feb-2023.)

Assertion

Ref	Expression
exmidundifim	|- (EXMID <-> A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) )

Distinct variable group:   x, y

Proof of Theorem exmidundifim

Dummy variable z is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		undifss 3518	. . . . . . 7 |- ( x C_ y <-> ( x u. ( y \ x ) ) C_ y )
2	1	biimpi 120	. . . . . 6 |- ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) C_ y )
3	2	adantl 277	. . . . 5 |- ( (EXMID /\ x C_ y ) -> ( x u. ( y \ x ) ) C_ y )
4		elun1 3317	. . . . . . . . . 10 |- ( z e. x -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) )
5	4	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ z e. x ) -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) )
6		simplr 528	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ -. z e. x ) -> z e. y )
7		simpr 110	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ -. z e. x ) -> -. z e. x )
8	6, 7	eldifd 3154	. . . . . . . . . 10 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ -. z e. x ) -> z e. ( y \ x ) )
9		elun2 3318	. . . . . . . . . 10 |- ( z e. ( y \ x ) -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) )
10	8, 9	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ -. z e. x ) -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) )
11		exmidexmid 4217	. . . . . . . . . . 11 |- (EXMID -> DECID z e. x )
12		exmiddc 837	. . . . . . . . . . 11 |- (DECID z e. x -> ( z e. x \/ -. z e. x ) )
13	11, 12	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- (EXMID -> ( z e. x \/ -. z e. x ) )
14	13	adantr 276	. . . . . . . . 9 |- ( (EXMID /\ z e. y ) -> ( z e. x \/ -. z e. x ) )
15	5, 10, 14	mpjaodan 799	. . . . . . . 8 |- ( (EXMID /\ z e. y ) -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) )
16	15	ex 115	. . . . . . 7 |- (EXMID -> ( z e. y -> z e. ( x u. ( y \ x ) ) ) )
17	16	ssrdv 3176	. . . . . 6 |- (EXMID -> y C_ ( x u. ( y \ x ) ) )
18	17	adantr 276	. . . . 5 |- ( (EXMID /\ x C_ y ) -> y C_ ( x u. ( y \ x ) ) )
19	3, 18	eqssd 3187	. . . 4 |- ( (EXMID /\ x C_ y ) -> ( x u. ( y \ x ) ) = y )
20	19	ex 115	. . 3 |- (EXMID -> ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) )
21	20	alrimivv 1886	. 2 |- (EXMID -> A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) )
22		vex 2755	. . . . . 6 |- z e. _V
23		p0ex 4209	. . . . . 6 |- { (/) } e. _V
24		sseq12 3195	. . . . . . . 8 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( x C_ y <-> z C_ { (/) } ) )
25		simpl 109	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> x = z )
26		simpr 110	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> y = { (/) } )
27	26, 25	difeq12d 3269	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( y \ x ) = ( { (/) } \ z ) )
28	25, 27	uneq12d 3305	. . . . . . . . 9 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( x u. ( y \ x ) ) = ( z u. ( { (/) } \ z ) ) )
29	28, 26	eqeq12d 2204	. . . . . . . 8 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( ( x u. ( y \ x ) ) = y <-> ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } ) )
30	24, 29	imbi12d 234	. . . . . . 7 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) <-> ( z C_ { (/) } -> ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } ) ) )
31	30	spc2gv 2843	. . . . . 6 |- ( ( z e. _V /\ { (/) } e. _V ) -> ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> ( z C_ { (/) } -> ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } ) ) )
32	22, 23, 31	mp2an 426	. . . . 5 |- ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> ( z C_ { (/) } -> ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } ) )
33		0ex 4148	. . . . . . . 8 |- (/) e. _V
34	33	snid 3641	. . . . . . 7 |- (/) e. { (/) }
35		eleq2 2253	. . . . . . 7 |- ( ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } -> ( (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) <-> (/) e. { (/) } ) )
36	34, 35	mpbiri 168	. . . . . 6 |- ( ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } -> (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) )
37		eldifn 3273	. . . . . . . 8 |- ( (/) e. ( { (/) } \ z ) -> -. (/) e. z )
38	37	orim2i 762	. . . . . . 7 |- ( ( (/) e. z \/ (/) e. ( { (/) } \ z ) ) -> ( (/) e. z \/ -. (/) e. z ) )
39		elun 3291	. . . . . . 7 |- ( (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) <-> ( (/) e. z \/ (/) e. ( { (/) } \ z ) ) )
40		df-dc 836	. . . . . . 7 |- (DECID (/) e. z <-> ( (/) e. z \/ -. (/) e. z ) )
41	38, 39, 40	3imtr4i 201	. . . . . 6 |- ( (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) -> DECID (/) e. z )
42	36, 41	syl 14	. . . . 5 |- ( ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } -> DECID (/) e. z )
43	32, 42	syl6 33	. . . 4 |- ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> ( z C_ { (/) } -> DECID (/) e. z ) )
44	43	alrimiv 1885	. . 3 |- ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> A. z ( z C_ { (/) } -> DECID (/) e. z ) )
45		df-exmid 4216	. . 3 |- (EXMID <-> A. z ( z C_ { (/) } -> DECID (/) e. z ) )
46	44, 45	sylibr 134	. 2 |- ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> EXMID )
47	21, 46	impbii 126	1 |- (EXMID <-> A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 709  DECID wdc 835   A.wal 1362   = wceq 1364   e. wcel 2160   _Vcvv 2752   \ cdif 3141   u. cun 3142   C_ wss 3144   (/)c0 3437   {csn 3610  EXMIDwem 4215

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-14 2163  ax-ext 2171  ax-sep 4139  ax-nul 4147  ax-pow 4195

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-tru 1367  df-nf 1472  df-sb 1774  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ral 2473  df-rab 2477  df-v 2754  df-dif 3146  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-nul 3438  df-pw 3595  df-sn 3616  df-exmid 4216

This theorem is referenced by: (None)