Theorem exmidundifim 4251

Description: Excluded middle is equivalent to every subset having a complement. Variation of exmidundif 4250 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 3541	. . . . . . 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 3340	. . . . . . . . . 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 3176	. . . . . . . . . 10 |- ( ( (EXMID /\ z e. y ) /\ -. z e. x ) -> z e. ( y \ x ) )
9		elun2 3341	. . . . . . . . . 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 4240	. . . . . . . . . . 11 |- (EXMID -> DECID z e. x )
12		exmiddc 838	. . . . . . . . . . 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 800	. . . . . . . 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 3199	. . . . . 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 3210	. . . 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 1898	. 2 |- (EXMID -> A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) )
22		vex 2775	. . . . . 6 |- z e. _V
23		p0ex 4232	. . . . . 6 |- { (/) } e. _V
24		sseq12 3218	. . . . . . . 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 3292	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( y \ x ) = ( { (/) } \ z ) )
28	25, 27	uneq12d 3328	. . . . . . . . 9 |- ( ( x = z /\ y = { (/) } ) -> ( x u. ( y \ x ) ) = ( z u. ( { (/) } \ z ) ) )
29	28, 26	eqeq12d 2220	. . . . . . . 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 2864	. . . . . 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 4171	. . . . . . . 8 |- (/) e. _V
34	33	snid 3664	. . . . . . 7 |- (/) e. { (/) }
35		eleq2 2269	. . . . . . 7 |- ( ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } -> ( (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) <-> (/) e. { (/) } ) )
36	34, 35	mpbiri 168	. . . . . 6 |- ( ( z u. ( { (/) } \ z ) ) = { (/) } -> (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) )
37		eldifn 3296	. . . . . . . 8 |- ( (/) e. ( { (/) } \ z ) -> -. (/) e. z )
38	37	orim2i 763	. . . . . . 7 |- ( ( (/) e. z \/ (/) e. ( { (/) } \ z ) ) -> ( (/) e. z \/ -. (/) e. z ) )
39		elun 3314	. . . . . . 7 |- ( (/) e. ( z u. ( { (/) } \ z ) ) <-> ( (/) e. z \/ (/) e. ( { (/) } \ z ) ) )
40		df-dc 837	. . . . . . 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 1897	. . 3 |- ( A. x A. y ( x C_ y -> ( x u. ( y \ x ) ) = y ) -> A. z ( z C_ { (/) } -> DECID (/) e. z ) )
45		df-exmid 4239	. . 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 710  DECID wdc 836   A.wal 1371   = wceq 1373   e. wcel 2176   _Vcvv 2772   \ cdif 3163   u. cun 3164   C_ wss 3166   (/)c0 3460   {csn 3633  EXMIDwem 4238

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 711  ax-5 1470  ax-7 1471  ax-gen 1472  ax-ie1 1516  ax-ie2 1517  ax-8 1527  ax-10 1528  ax-11 1529  ax-i12 1530  ax-bndl 1532  ax-4 1533  ax-17 1549  ax-i9 1553  ax-ial 1557  ax-i5r 1558  ax-14 2179  ax-ext 2187  ax-sep 4162  ax-nul 4170  ax-pow 4218

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-tru 1376  df-nf 1484  df-sb 1786  df-clab 2192  df-cleq 2198  df-clel 2201  df-nfc 2337  df-ral 2489  df-rab 2493  df-v 2774  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3461  df-pw 3618  df-sn 3639  df-exmid 4239

This theorem is referenced by: (None)