Theorem dfac5prim 45647

Description: dfac5 10111 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 10111	. 2 ⊢ (CHOICE ↔ ∀𝑥((∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅)) → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)))
2		n0 4306	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
3	2	ralbii 3109	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
4		df-ral 3078	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧))
5	3, 4	bitri 278	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 𝑧 ≠ ∅ ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧))
6		df-ne 2957	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ≠ 𝑤 ↔ ¬ 𝑧 = 𝑤)
7		disj1 4411	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∩ 𝑤) = ∅ ↔ ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤))
8	6, 7	imbi12i 353	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅) ↔ (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))
9	8	2ralbii 3138	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (𝑧 ≠ 𝑤 → (𝑧 ∩ 𝑤) = ∅) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∀𝑤 ∈ 𝑥 (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦(𝑦 ∈ 𝑧 → ¬ 𝑦 ∈ 𝑤)))
10		r2al 3199	. . . . . 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 278	. . . . 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 639	. . . 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 3920	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
14	13	eubii 2611	. . . . . . . 8 ⊢ (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃!𝑣(𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦))
15		eu6 2600	. . . . . . . 8 ⊢ (∃!𝑣(𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
16	14, 15	bitri 278	. . . . . . 7 ⊢ (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
17	16	ralbii 3109	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))
18		df-ral 3078	. . . . . 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 278	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
20	19	exbii 1876	. . . 4 ⊢ (∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∃𝑦∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → ∃𝑤∀𝑣((𝑣 ∈ 𝑧 ∧ 𝑣 ∈ 𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
21	12, 20	imbi12i 353	. . 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 1847	. 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 278	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 209   ∧ wa 400  ∀wal 1566   = wceq 1568  ∃wex 1807   ∈ wcel 2141  ∃!weu 2594   ≠ wne 2956  ∀wral 3077   ∩ cin 3903  ∅c0 4285  CHOICEwac 10098

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5556  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-fv 6544  df-ac 10099

This theorem is referenced by:  ac8prim  45648