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

Theorem dfacacn 10100
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 10099 . . . 4 ((CHOICE𝑥 ∈ V) → AC 𝑥 = V)
21elvd 3462 . . 3 (CHOICEAC 𝑥 = V)
32alrimiv 1949 . 2 (CHOICE → ∀𝑥AC 𝑥 = V)
4 vex 3460 . . . . . . 7 𝑦 ∈ V
54difexi 5288 . . . . . 6 (𝑦 ∖ {∅}) ∈ V
6 acneq 10001 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 ∖ {∅}) → AC 𝑥 = AC (𝑦 ∖ {∅}))
76eqeq1d 2766 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑦 ∖ {∅}) → (AC 𝑥 = V ↔ AC (𝑦 ∖ {∅}) = V))
85, 7spcv 3566 . . . . 5 (∀𝑥AC 𝑥 = V → AC (𝑦 ∖ {∅}) = V)
9 vuniex 7724 . . . . . . 7 𝑦 ∈ V
10 id 22 . . . . . . 7 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → AC (𝑦 ∖ {∅}) = V)
119, 10eleqtrrid 2871 . . . . . 6 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → 𝑦AC (𝑦 ∖ {∅}))
12 eldifi 4086 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧𝑦)
13 elssuni 4899 . . . . . . . . 9 (𝑧𝑦𝑧 𝑦)
1412, 13syl 17 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧 𝑦)
15 eldifsni 4752 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → 𝑧 ≠ ∅)
1614, 15jca 519 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅))
1716rgen 3080 . . . . . 6 𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅)
18 acni2 10004 . . . . . 6 (( 𝑦AC (𝑦 ∖ {∅}) ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑧 𝑦𝑧 ≠ ∅)) → ∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
1911, 17, 18sylancl 595 . . . . 5 (AC (𝑦 ∖ {∅}) = V → ∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
204mptex 7209 . . . . . . 7 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) ∈ V
21 eldifsn 4748 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) ↔ (𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅))
2221imbi1i 351 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ ((𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
23 fveq2 6869 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (𝑔𝑥) = (𝑔𝑧))
24 eqid 2764 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))
25 fvex 6882 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑔𝑧) ∈ V
2623, 24, 25fvmpt 6977 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑦 → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) = (𝑔𝑧))
2712, 26syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) = (𝑔𝑧))
2827eleq1d 2849 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧 ↔ (𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
2928pm5.74i 273 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑔𝑧) ∈ 𝑧))
30 impexp 454 . . . . . . . . . . 11 (((𝑧𝑦𝑧 ≠ ∅) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧𝑦 → (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
3122, 29, 303bitr3i 303 . . . . . . . . . 10 ((𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅}) → (𝑔𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧𝑦 → (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
3231ralbii2 3106 . . . . . . . . 9 (∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
3332bilani 508 . . . . . . . 8 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
34 fvrn0 6897 . . . . . . . . . . 11 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅})
3534rgenw 3082 . . . . . . . . . 10 𝑥𝑦 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅})
3624fmpt 7093 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥𝑦 (𝑔𝑥) ∈ (ran 𝑔 ∪ {∅}) ↔ (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅}))
3735, 36mpbi 232 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅})
38 ffn 6693 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)):𝑦⟶(ran 𝑔 ∪ {∅}) → (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦)
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . 8 (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦
4033, 39jctil 527 . . . . . . 7 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
41 fneq1 6614 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (𝑓 Fn 𝑦 ↔ (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦))
42 fveq1 6868 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (𝑓𝑧) = ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧))
4342eleq1d 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑓𝑧) ∈ 𝑧 ↔ ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))
4443imbi2d 342 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧) ↔ (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
4544ralbidv 3187 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → (∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧) ↔ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧)))
4641, 45anbi12d 641 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) → ((𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)) ↔ ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥)) Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → ((𝑥𝑦 ↦ (𝑔𝑥))‘𝑧) ∈ 𝑧))))
4746spcegv 3558 . . . . . . 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 68 . . . . . 6 ((𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
4948exlimiv 1952 . . . . 5 (∃𝑔(𝑔:(𝑦 ∖ {∅})⟶ 𝑦 ∧ ∀𝑧 ∈ (𝑦 ∖ {∅})(𝑔𝑧) ∈ 𝑧) → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
508, 19, 493syl 18 . . . 4 (∀𝑥AC 𝑥 = V → ∃𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
5150alrimiv 1949 . . 3 (∀𝑥AC 𝑥 = V → ∀𝑦𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
52 dfac4 10080 . . 3 (CHOICE ↔ ∀𝑦𝑓(𝑓 Fn 𝑦 ∧ ∀𝑧𝑦 (𝑧 ≠ ∅ → (𝑓𝑧) ∈ 𝑧)))
5351, 52sylibr 236 . 2 (∀𝑥AC 𝑥 = V → CHOICE)
543, 53impbii 211 1 (CHOICE ↔ ∀𝑥AC 𝑥 = V)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 399  wal 1560   = wceq 1562  wex 1801  wcel 2144  wne 2959  wral 3078  Vcvv 3456  cdif 3903  cun 3904  wss 3906  c0 4287  {csn 4584   cuni 4867  cmpt 5183  ran crn 5650   Fn wfn 6518  wf 6519  cfv 6523  AC wacn 9898  CHOICEwac 10073
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-er 8680  df-map 8812  df-en 8930  df-dom 8931  df-card 9899  df-acn 9902  df-ac 10074
This theorem is referenced by:  dfac13  10101
  Copyright terms: Public domain W3C validator