Theorem axinf2 9634

Description: A standard version of Axiom of Infinity, expanded to primitives, derived from our version of Infinity ax-inf 9632 and Regularity ax-reg 9586.

This theorem should not be referenced in any proof. Instead, use ax-inf2 9635 below so that the ordinary uses of Regularity can be more easily identified. (New usage is discouraged.) (Contributed by NM, 3-Nov-1996.)

Assertion

Ref	Expression
axinf2	⊢ ∃𝑥(∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤

Proof of Theorem axinf2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		peano1 7878	. . 3 ⊢ ∅ ∈ ω
2		peano2 7880	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)
3	2	ax-gen 1797	. . 3 ⊢ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)
4		zfinf 9633	. . . . . 6 ⊢ ∃𝑥(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑦 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)))
5	4	inf2 9617	. . . . 5 ⊢ ∃𝑥(𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ⊆ ∪ 𝑥)
6	5	inf3 9629	. . . 4 ⊢ ω ∈ V
7		eleq2 2822	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ω → (∅ ∈ 𝑥 ↔ ∅ ∈ ω))
8		eleq2 2822	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ω → (𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ ω))
9		eleq2 2822	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ω → (suc 𝑦 ∈ 𝑥 ↔ suc 𝑦 ∈ ω))
10	8, 9	imbi12d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ω → ((𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥) ↔ (𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)))
11	10	albidv 1923	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ω → (∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)))
12	7, 11	anbi12d 631	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ω → ((∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥)) ↔ (∅ ∈ ω ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω))))
13	6, 12	spcev 3596	. . 3 ⊢ ((∅ ∈ ω ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)) → ∃𝑥(∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥)))
14	1, 3, 13	mp2an 690	. 2 ⊢ ∃𝑥(∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥))
15		0el 4360	. . . . 5 ⊢ (∅ ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑥 ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
16		df-rex 3071	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝑥 ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦 ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦))
17	15, 16	bitri 274	. . . 4 ⊢ (∅ ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦))
18		sucel 6438	. . . . . . 7 ⊢ (suc 𝑦 ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))
19		df-rex 3071	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)) ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦))))
20	18, 19	bitri 274	. . . . . 6 ⊢ (suc 𝑦 ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦))))
21	20	imbi2i 335	. . . . 5 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥) ↔ (𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))))
22	21	albii 1821	. . . 4 ⊢ (∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥) ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))))
23	17, 22	anbi12i 627	. . 3 ⊢ ((∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥)) ↔ (∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦))))))
24	23	exbii 1850	. 2 ⊢ (∃𝑥(∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥)) ↔ ∃𝑥(∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦))))))
25	14, 24	mpbi 229	1 ⊢ ∃𝑥(∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦) ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 845  ∀wal 1539   = wceq 1541  ∃wex 1781   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3070  ∅c0 4322  suc csuc 6366  ωcom 7854

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-reg 9586  ax-inf 9632

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-ov 7411  df-om 7855  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409

This theorem is referenced by: (None)