Theorem cp 9803

Description: Collection Principle. This remarkable theorem scheme is in effect a very strong generalization of the Axiom of Replacement. The proof makes use of Scott's trick scottex 9797 that collapses a proper class into a set of minimum rank. The wff 𝜑 can be thought of as 𝜑(𝑥, 𝑦). Scheme "Collection Principle" of [Jech] p. 72. (Contributed by NM, 17-Oct-2003.)

Assertion

Ref	Expression
cp	⊢ ∃𝑤∀𝑥 ∈ 𝑧 (∃𝑦𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑)

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

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem cp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		vex 3444	. . 3 ⊢ 𝑧 ∈ V
2	1	cplem2 9802	. 2 ⊢ ∃𝑤∀𝑥 ∈ 𝑧 ({𝑦 ∣ 𝜑} ≠ ∅ → ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅)
3		abn0 4337	. . . . 5 ⊢ ({𝑦 ∣ 𝜑} ≠ ∅ ↔ ∃𝑦𝜑)
4		elin 3917	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ↔ (𝑦 ∈ {𝑦 ∣ 𝜑} ∧ 𝑦 ∈ 𝑤))
5		abid 2718	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑦 ∣ 𝜑} ↔ 𝜑)
6	5	anbi1i 624	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ {𝑦 ∣ 𝜑} ∧ 𝑦 ∈ 𝑤) ↔ (𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑤))
7		ancom 460	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑤) ↔ (𝑦 ∈ 𝑤 ∧ 𝜑))
8	4, 6, 7	3bitri 297	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ↔ (𝑦 ∈ 𝑤 ∧ 𝜑))
9	8	exbii 1849	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑦 𝑦 ∈ ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑤 ∧ 𝜑))
10		nfab1 2900	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑦 ∣ 𝜑}
11		nfcv 2898	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑦𝑤
12	10, 11	nfin 4176	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑦({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤)
13	12	n0f 4301	. . . . . 6 ⊢ (({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅ ↔ ∃𝑦 𝑦 ∈ ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤))
14		df-rex 3061	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑 ↔ ∃𝑦(𝑦 ∈ 𝑤 ∧ 𝜑))
15	9, 13, 14	3bitr4i 303	. . . . 5 ⊢ (({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅ ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑)
16	3, 15	imbi12i 350	. . . 4 ⊢ (({𝑦 ∣ 𝜑} ≠ ∅ → ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅) ↔ (∃𝑦𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑))
17	16	ralbii 3082	. . 3 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝑧 ({𝑦 ∣ 𝜑} ≠ ∅ → ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑧 (∃𝑦𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑))
18	17	exbii 1849	. 2 ⊢ (∃𝑤∀𝑥 ∈ 𝑧 ({𝑦 ∣ 𝜑} ≠ ∅ → ({𝑦 ∣ 𝜑} ∩ 𝑤) ≠ ∅) ↔ ∃𝑤∀𝑥 ∈ 𝑧 (∃𝑦𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑))
19	2, 18	mpbi 230	1 ⊢ ∃𝑤∀𝑥 ∈ 𝑧 (∃𝑦𝜑 → ∃𝑦 ∈ 𝑤 𝜑)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395  ∃wex 1780   ∈ wcel 2113  {cab 2714   ≠ wne 2932  ∀wral 3051  ∃wrex 3060   ∩ cin 3900  ∅c0 4285

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-reg 9497  ax-inf2 9550

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-iin 4949  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-ov 7361  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-r1 9676  df-rank 9677

This theorem is referenced by:  bnd  9804