Theorem dfac5prim 44949

Description: dfac5 10136 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 10136	. 2 ⊢ (CHOICE ↔ ∀𝑥((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)))
2		n0 4326	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
3	2	ralbii 3081	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
4		df-ral 3051	. . . . . 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 2932	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ≠ 𝑤 ↔ ¬ 𝑧 = 𝑤)
7		disj1 4425	. . . . . . . 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 3178	. . . . . 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 628	. . . 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 3940	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
14	13	eubii 2583	. . . . . . . 8 ⊢ (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃!𝑣(𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
15		eu6 2572	. . . . . . . 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 3081	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
18		df-ral 3051	. . . . . 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 1847	. . . 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 1818	. 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 1537   = wceq 1539  ∃wex 1778   ∈ wcel 2107  ∃!weu 2566   ≠ wne 2931  ∀wral 3050   ∩ cin 3923  ∅c0 4306  CHOICEwac 10122

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-sep 5264  ax-nul 5274  ax-pow 5333  ax-pr 5400  ax-un 7724

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rab 3414  df-v 3459  df-sbc 3764  df-csb 3873  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3941  df-nul 4307  df-if 4499  df-pw 4575  df-sn 4600  df-pr 4602  df-op 4606  df-uni 4882  df-br 5118  df-opab 5180  df-mpt 5200  df-id 5546  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-iota 6481  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-fv 6536  df-ac 10123

This theorem is referenced by:  ac8prim  44950