Theorem axgroth4 10818

Description: Alternate version of the Tarski-Grothendieck Axiom. ax-ac 10444 is used to derive this version. (Contributed by NM, 16-Apr-2007.)

Assertion

Ref	Expression
axgroth4	⊢ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦)))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣

Proof of Theorem axgroth4

Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		axgroth3 10817	. 2 ⊢ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦)))
2		elequ2 2158	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (𝑢 ∈ 𝑤 ↔ 𝑢 ∈ 𝑣))
3	2	imbi2d 343	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → ((𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
4	3	albidv 1950	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
5	4	cbvrexvw 3244	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣))
6	5	anbi2i 634	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
7		r19.42v 3197	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
8		sseq1 3963	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (𝑢 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑤 ⊆ 𝑧))
9		elequ1 2150	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (𝑢 ∈ 𝑣 ↔ 𝑤 ∈ 𝑣))
10	8, 9	imbi12d 347	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → ((𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
11	10	cbvalvw 2066	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣))
12	11	anbi2i 634	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
13		19.26 1900	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
14		pm4.76 527	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)))
15		elin 3922	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣) ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣))
16	15	imbi2i 339	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)))
17	14, 16	bitr4i 281	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
18	17	albii 1849	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
19	12, 13, 18	3bitr2i 302	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
20	19	rexbii 3112	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑣 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
21	6, 7, 20	3bitr2i 302	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
22	21	ralbii 3111	. . . 4 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑦 ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
23	22	3anbi2i 1176	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦))) ↔ (𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦))))
24	23	exbii 1878	. 2 ⊢ (∃𝑦(𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦))) ↔ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦))))
25	1, 24	mpbi 233	1 ⊢ ∃𝑦(𝑥 ∈ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑦 ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ∧ ∀𝑧(𝑧 ⊆ 𝑦 → ((𝑦 ∖ 𝑧) ≼ 𝑧 ∨ 𝑧 ∈ 𝑦)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∨ wo 860   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568  ∃wex 1809   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079  ∃wrex 3089   ∖ cdif 3903   ∩ cin 3905   ⊆ wss 3906   class class class wbr 5110   ≼ cdom 8942

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-reg 9555  ax-inf2 9611  ax-cc 10420  ax-groth 10809

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-oadd 8458  df-er 8695  df-map 8827  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-oi 9473  df-dju 9888  df-card 9926

This theorem is referenced by:  grothprim  10820