Theorem 2reu4 4455

Description: Definition of double restricted existential uniqueness ("exactly one 𝑥 and exactly one 𝑦"), analogous to 2eu4 2660. (Contributed by Alexander van der Vekens, 1-Jul-2017.)

Assertion

Ref	Expression
2reu4	⊢ ((∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ∃𝑤 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝜑 → (𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤))))

Distinct variable groups:   𝑧,𝑤,𝜑   𝑥,𝑤,𝑦,𝐴,𝑧   𝑤,𝐵,𝑥,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem 2reu4

Step	Hyp	Ref	Expression
1		reurex 3350	. . . 4 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑)
2		rexn0 4427	. . . 4 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → 𝐴 ≠ ∅)
3	1, 2	syl 17	. . 3 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → 𝐴 ≠ ∅)
4		reurex 3350	. . . 4 ⊢ (∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑)
5		rexn0 4427	. . . 4 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
6	4, 5	syl 17	. . 3 ⊢ (∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑 → 𝐵 ≠ ∅)
7	3, 6	anim12i 620	. 2 ⊢ ((∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) → (𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅))
8		ne0i 4272	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐴 ≠ ∅)
9		ne0i 4272	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝐵 ≠ ∅)
10	8, 9	anim12i 620	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅))
11	10	a1d 25	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝜑 → (𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅)))
12	11	rexlimivv 3183	. . 3 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 → (𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅))
13	12	adantr 482	. 2 ⊢ ((∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ∃𝑤 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝜑 → (𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤))) → (𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅))
14		2reu4lem 4454	. 2 ⊢ ((𝐴 ≠ ∅ ∧ 𝐵 ≠ ∅) → ((∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ∃𝑤 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝜑 → (𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤)))))
15	7, 13, 14	pm5.21nii 380	1 ⊢ ((∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑥 ∈ 𝐴 𝜑) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝜑 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ∃𝑤 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (𝜑 → (𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 397   ∈ wcel 2121   ≠ wne 2936  ∀wral 3055  ∃wrex 3065  ∃!wreu 3344  ∅c0 4264

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-dif 3888  df-nul 4265

This theorem is referenced by:  opreu2reurex  6249  opreu2reuALT  32568