MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dfacacn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dfacacn 10125
Description: A choice equivalent: every set has choice sets of every length. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
dfacacn (CHOICE ↔ ∀𝑥AC 𝑥 = V)

Proof of Theorem dfacacn
Dummy variables 𝑓 𝑔 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 acacni 10124 . . . 4 ((CHOICE𝑥 ∈ V) → AC 𝑥 = V)
21elvd 3469 . . 3 (CHOICEAC 𝑥 = V)
32alrimiv 1954 . 2 (CHOICE → ∀𝑥AC 𝑥 = V)
4 vex 3467 . . . . . . 7 𝑦 ∈ V
54difexi 5301 . . . . . 6 (𝑦 ∖ {∅}) ∈ V
6 acneq 10027 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 ∖ {∅}) → AC 𝑥 = AC (𝑦 ∖ {∅}))
76eqeq1d 2771 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑦 ∖ {∅}) → (AC 𝑥 = V ↔ AC (𝑦 ∖ {∅}) = V))
85, 7spcv 3573 . . . . 5 (∀𝑥AC 𝑥 = V → AC (𝑦 ∖ {∅}) = V)
9 vuniex 7738 . . . . . . 7 𝑦 ∈ V
10 id 23 . . . . . . 7 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → AC (𝑦 ∖ {∅}) = V)
119, 10eleqtrrid 2876 . . . . . 6 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → 𝑦AC (𝑦 ∖ {∅}))
12 eldifi 4093 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧𝑦)
13 elssuni 4908 . . . . . . . . 9 (𝑧𝑦𝑧 𝑦)
1412, 13syl 18 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧 𝑦)
15 eldifsni 4762 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧 ≠ ∅)
1614, 15jca 520 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅))
1716rgen 3087 . . . . . 6 𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅)
18 acni2 10030 . . . . . 6 (( 𝑦AC (𝑦 ∖ {∅}) ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅)) → ∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
1911, 17, 18sylancl 597 . . . . 5 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → ∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
204mptex 7222 . . . . . . 7 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) ∈ V
21 eldifsn 4758 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) ↔ (𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅))
2221imbi1i 352 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ ((𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
23 fveq2 6882 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (𝑔𝑥) = (𝑔𝑧))
24 eqid 2769 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))
25 fvex 6895 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑔𝑧) ∈ V
2623, 24, 25fvmpt 6990 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑦 → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) = (𝑔𝑧))
2712, 26syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) = (𝑔𝑧))
2827eleq1d 2854 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧 ↔ (𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
2928pm5.74i 274 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
30 impexp 455 . . . . . . . . . . 11 (((𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧𝑦 → (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
3122, 29, 303bitr3i 304 . . . . . . . . . 10 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑔𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧𝑦 → (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
3231ralbii2 3113 . . . . . . . . 9 (∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
3332bilani 509 . . . . . . . 8 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
34 fvrn0 6910 . . . . . . . . . . 11 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅})
3534rgenw 3089 . . . . . . . . . 10 𝑥𝑦 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅})
3624fmpt 7106 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝑦 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅}) ↔ (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅}))
3735, 36mpbi 233 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅})
38 ffn 6706 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅}) → (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦)
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . 8 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦
4033, 39jctil 528 . . . . . . 7 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
41 fneq1 6627 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (𝑓 Fn 𝑦 ↔ (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦))
42 fveq1 6881 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (𝑓𝑧) = ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧))
4342eleq1d 2854 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑓𝑧) ∈ 𝑧 ↔ ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
4443imbi2d 343 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
4544ralbidv 3194 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧) ↔ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
4641, 45anbi12d 643 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)) ↔ ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))))
4746spcegv 3565 . . . . . . 7 ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) ∈ V → (((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)) → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧))))
4820, 40, 47mpsyl 69 . . . . . 6 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
4948exlimiv 1957 . . . . 5 (∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
508, 19, 493syl 19 . . . 4 (∀𝑥AC 𝑥 = V → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
5150alrimiv 1954 . . 3 (∀𝑥AC 𝑥 = V → ∀𝑦𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
52 dfac4 10106 . . 3 (CHOICE ↔ ∀𝑦𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
5351, 52sylibr 237 . 2 (∀𝑥AC 𝑥 = V → CHOICE)
543, 53impbii 212 1 (CHOICE ↔ ∀𝑥AC 𝑥 = V)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400  wal 1565   = wceq 1567  wex 1806  wcel 2149  wne 2964  wral 3085  Vcvv 3463  cdif 3910  cun 3911  wss 3913  c0 4294  {csn 4594   cuni 4876  cmpt 5196  ran crn 5663   Fn wfn 6532  wf 6533  cfv 6537  AC wacn 9924  CHOICEwac 10099
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-se 5616  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-er 8694  df-map 8826  df-en 8944  df-dom 8945  df-card 9925  df-acn 9928  df-ac 10100
This theorem is referenced by:  dfac13  10126
  Copyright terms: Public domain W3C validator