Theorem dfac5prim 45350

Description: dfac5 10051 expanded into primitives. (Contributed by Eric Schmidt, 19-Oct-2025.)

Assertion

Ref	Expression
dfac5prim	⊢ (CHOICE ↔ ∀𝑥((∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))) → ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))))

Distinct variable group:   𝑥,𝑧,𝑦,𝑤,𝑣

Proof of Theorem dfac5prim

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dfac5 10051	. 2 ⊢ (CHOICE ↔ ∀𝑥((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)))
2		n0 4307	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
3	2	ralbii 3084	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
4		df-ral 3053	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧))
5	3, 4	bitri 275	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧))
6		df-ne 2934	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ≠ 𝑤 ↔ ¬ 𝑧 = 𝑤)
7		disj1 4406	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∩ 𝑤) = ∅ ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤))
8	6, 7	imbi12i 350	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅) ↔ (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))
9	8	2ralbii 3113	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))
10		r2al 3174	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)) ↔ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤))))
11	9, 10	bitri 275	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅) ↔ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤))))
12	5, 11	anbi12i 629	. . . 4 ⊢ ((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) ↔ (∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))))
13		elin 3919	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
14	13	eubii 2586	. . . . . . . 8 ⊢ (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃!𝑣(𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
15		eu6 2575	. . . . . . . 8 ⊢ (∃!𝑣(𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
16	14, 15	bitri 275	. . . . . . 7 ⊢ (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
17	16	ralbii 3084	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
18		df-ral 3053	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤) ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
19	17, 18	bitri 275	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
20	19	exbii 1850	. . . 4 ⊢ (∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
21	12, 20	imbi12i 350	. . 3 ⊢ (((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ((∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))) → ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))))
22	21	albii 1821	. 2 ⊢ (∀𝑥((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ∀𝑥((∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))) → ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))))
23	1, 22	bitri 275	1 ⊢ (CHOICE ↔ ∀𝑥((∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))) → ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395  ∀wal 1540   = wceq 1542  ∃wex 1781   ∈ wcel 2114  ∃!weu 2569   ≠ wne 2933  ∀wral 3052   ∩ cin 3902  ∅c0 4287  CHOICEwac 10037

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-id 5527  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-fv 6508  df-ac 10038

This theorem is referenced by:  ac8prim  45351