Theorem axgroth4 10519

Description: Alternate version of the Tarski-Grothendieck Axiom. ax-ac 10146 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 10518	. 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 2123	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (𝑢 ∈ 𝑤 ↔ 𝑢 ∈ 𝑣))
3	2	imbi2d 340	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → ((𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
4	3	albidv 1924	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)))
5	4	cbvrexvw 3373	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣))
6	5	anbi2i 622	. . . . . 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 3276	. . . . . 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 3942	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (𝑢 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑤 ⊆ 𝑧))
9		elequ1 2115	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → (𝑢 ∈ 𝑣 ↔ 𝑤 ∈ 𝑣))
10	8, 9	imbi12d 344	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑢 = 𝑤 → ((𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
11	10	cbvalvw 2040	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣))
12	11	anbi2i 622	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
13		19.26 1874	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)))
14		pm4.76 518	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)))
15		elin 3899	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣) ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣))
16	15	imbi2i 335	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → (𝑤 ∈ 𝑦 ∧ 𝑤 ∈ 𝑣)))
17	14, 16	bitr4i 277	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
18	17	albii 1823	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤((𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ (𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑣)) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
19	12, 13, 18	3bitr2i 298	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑣)) ↔ ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
20	19	rexbii 3177	. . . . . 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 298	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝑦 ∀𝑢(𝑢 ⊆ 𝑧 → 𝑢 ∈ 𝑤)) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑦 ∀𝑤(𝑤 ⊆ 𝑧 → 𝑤 ∈ (𝑦 ∩ 𝑣)))
22	21	ralbii 3090	. . . 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 1156	. . 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 1851	. 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 229	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 395   ∨ wo 843   ∧ w3a 1085  ∀wal 1537  ∃wex 1783   ∈ wcel 2108  ∀wral 3063  ∃wrex 3064   ∖ cdif 3880   ∩ cin 3882   ⊆ wss 3883   class class class wbr 5070   ≼ cdom 8689

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-reg 9281  ax-inf2 9329  ax-cc 10122  ax-groth 10510

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-se 5536  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-isom 6427  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-2o 8268  df-oadd 8271  df-er 8456  df-map 8575  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-oi 9199  df-dju 9590  df-card 9628

This theorem is referenced by:  grothprim  10521