Theorem axinf2 9398

Description: A standard version of Axiom of Infinity, expanded to primitives, derived from our version of Infinity ax-inf 9396 and Regularity ax-reg 9351.

This theorem should not be referenced in any proof. Instead, use ax-inf2 9399 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 7735	. . 3 ⊢ ∅ ∈ ω
2		peano2 7737	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)
3	2	ax-gen 1798	. . 3 ⊢ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)
4		zfinf 9397	. . . . . 6 ⊢ ∃𝑥(𝑦 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑦 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)))
5	4	inf2 9381	. . . . 5 ⊢ ∃𝑥(𝑥 ≠ ∅ ∧ 𝑥 ⊆ ∪ 𝑥)
6	5	inf3 9393	. . . 4 ⊢ ω ∈ V
7		eleq2 2827	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ω → (∅ ∈ 𝑥 ↔ ∅ ∈ ω))
8		eleq2 2827	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ω → (𝑦 ∈ 𝑥 ↔ 𝑦 ∈ ω))
9		eleq2 2827	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ω → (suc 𝑦 ∈ 𝑥 ↔ suc 𝑦 ∈ ω))
10	8, 9	imbi12d 345	. . . . . 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 3545	. . 3 ⊢ ((∅ ∈ ω ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)) → ∃𝑥(∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥)))
14	1, 3, 13	mp2an 689	. 2 ⊢ ∃𝑥(∅ ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥))
15		0el 4294	. . . . 5 ⊢ (∅ ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑥 ∀𝑧 ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
16		df-rex 3070	. . . . 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 6339	. . . . . . 7 ⊢ (suc 𝑦 ∈ 𝑥 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))
19		df-rex 3070	. . . . . . 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 336	. . . . 5 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝑥 → suc 𝑦 ∈ 𝑥) ↔ (𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 ∧ ∀𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ↔ (𝑤 ∈ 𝑦 ∨ 𝑤 = 𝑦)))))
22	21	albii 1822	. . . 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 844  ∀wal 1537   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3065  ∅c0 4256  suc csuc 6268  ωcom 7712

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  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 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-reg 9351  ax-inf 9396

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-ov 7278  df-om 7713  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241

This theorem is referenced by: (None)