Theorem bm1.1 2191

Description: Any set defined by a property is the only set defined by that property. Theorem 1.1 of [BellMachover] p. 462. (Contributed by NM, 30-Jun-1994.)

Hypothesis

Ref	Expression
bm1.1.1	⊢ Ⅎ𝑥𝜑

Assertion

Ref	Expression
bm1.1	⊢ (∃𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) → ∃!𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem bm1.1

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfv 1552	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥 𝑦 ∈ 𝑧
2		bm1.1.1	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
3	1, 2	nfbi 1613	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑥(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)
4	3	nfal 1600	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)
5		elequ2 2182	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧))
6	5	bibi1d 233	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ↔ (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)))
7	6	albidv 1848	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)))
8	4, 7	sbie 1815	. . . . 5 ⊢ ([𝑧 / 𝑥]∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑))
9		19.26 1505	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦((𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)) ↔ (∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)))
10		biantr 955	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)) → (𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧))
11	10	alimi 1479	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑦((𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)) → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧))
12		ax-ext 2188	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → 𝑥 = 𝑧)
13	11, 12	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦((𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)
14	9, 13	sylbir 135	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)
15	8, 14	sylan2b 287	. . . 4 ⊢ ((∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)
16	15	gen2 1474	. . 3 ⊢ ∀𝑥∀𝑧((∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)
17	16	jctr 315	. 2 ⊢ (∃𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) → (∃𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ ∀𝑥∀𝑧((∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)))
18		nfv 1552	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑧∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑)
19	18	eu2 2099	. 2 ⊢ (∃!𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ↔ (∃𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ ∀𝑥∀𝑧((∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) ∧ [𝑧 / 𝑥]∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑)) → 𝑥 = 𝑧)))
20	17, 19	sylibr 134	1 ⊢ (∃𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑) → ∃!𝑥∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝜑))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105  ∀wal 1371  Ⅎwnf 1484  ∃wex 1516  [wsb 1786  ∃!weu 2055

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-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-14 2180  ax-ext 2188

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-tru 1376  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058

This theorem is referenced by:  zfnuleu  4176