Theorem disjiun 5017

Description: A disjoint collection yields disjoint indexed unions for disjoint index sets. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Mar-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 14-Nov-2016.)

Assertion

Ref	Expression
disjiun	⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅)) → (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) = ∅)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐶   𝑥,𝐷

Allowed substitution hint:   𝐵(𝑥)

Proof of Theorem disjiun

Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-disj 4996	. . . 4 ⊢ (Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ↔ ∀𝑦∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵)
2		elin 3875	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵))
3		eliun 4885	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵)
4		eliun 4885	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)
5	3, 4	anbi12i 630	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵))
6	2, 5	bitri 278	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵))
7		nfv 1916	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑧 𝑦 ∈ 𝐵
8	7	rmo2 3794	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵 ↔ ∃𝑧∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧))
9		an4 656	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)) ↔ ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)))
10		ssralv 3959	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝐶 ⊆ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → ∀𝑥 ∈ 𝐶 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧)))
11	10	impcom 412	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝐶 ⊆ 𝐴) → ∀𝑥 ∈ 𝐶 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧))
12		r19.29 3182	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐶 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) → ∃𝑥 ∈ 𝐶 ((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵))
13		id 22	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧))
14	13	imp 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑥 = 𝑧)
15	14	eleq1d 2837	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↔ 𝑧 ∈ 𝐶))
16	15	biimpcd 252	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → (((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐶))
17	16	rexlimiv 3205	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐶 ((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐶)
18	12, 17	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐶 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐶)
19	18	ex 417	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐶 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑧 ∈ 𝐶))
20	11, 19	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝐶 ⊆ 𝐴) → (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑧 ∈ 𝐶))
21	20	expimpd 458	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐶))
22		ssralv 3959	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝐷 ⊆ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → ∀𝑥 ∈ 𝐷 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧)))
23	22	impcom 412	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) → ∀𝑥 ∈ 𝐷 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧))
24		r19.29 3182	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐷 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → ∃𝑥 ∈ 𝐷 ((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵))
25	14	eleq1d 2837	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐷 ↔ 𝑧 ∈ 𝐷))
26	25	biimpcd 252	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → (((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐷))
27	26	rexlimiv 3205	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐷 ((𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐷)
28	24, 27	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐷 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐷)
29	28	ex 417	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐷 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑧 ∈ 𝐷))
30	23, 29	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) → (∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑧 ∈ 𝐷))
31	30	expimpd 458	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → ((𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑧 ∈ 𝐷))
32	21, 31	anim12d 612	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑧 ∈ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ 𝐷)))
33		inelcm 4359	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐶 ∧ 𝑧 ∈ 𝐷) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅)
34	32, 33	syl6 35	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅))
35	34	exlimiv 1932	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (∃𝑧∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅))
36	9, 35	syl5bi 245	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∃𝑧∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ (∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅))
37	36	expd 420	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑧∀𝑥 ∈ 𝐴 (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑥 = 𝑧) → ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) → ((∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅)))
38	8, 37	sylbi 220	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵 → ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) → ((∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅)))
39	38	impcom 412	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ ∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵) → ((∃𝑥 ∈ 𝐶 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐷 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅))
40	6, 39	syl5bi 245	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ ∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) → (𝐶 ∩ 𝐷) ≠ ∅))
41	40	necon2bd 2968	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ ∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵) → ((𝐶 ∩ 𝐷) = ∅ → ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵)))
42	41	impancom 456	. . . . . 6 ⊢ (((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴) ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅) → (∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵 → ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵)))
43	42	3impa 1108	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅) → (∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵 → ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵)))
44	43	alimdv 1918	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅) → (∀𝑦∃*𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ 𝐵 → ∀𝑦 ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵)))
45	1, 44	syl5bi 245	. . 3 ⊢ ((𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅) → (Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 → ∀𝑦 ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵)))
46	45	impcom 412	. 2 ⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅)) → ∀𝑦 ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵))
47		eq0 4242	. 2 ⊢ ((∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) = ∅ ↔ ∀𝑦 ¬ 𝑦 ∈ (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵))
48	46, 47	sylibr 237	1 ⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝐶 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐷 ⊆ 𝐴 ∧ (𝐶 ∩ 𝐷) = ∅)) → (∪ 𝑥 ∈ 𝐶 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ 𝐷 𝐵) = ∅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1085  ∀wal 1537   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2952  ∀wral 3071  ∃wrex 3072  ∃*wrmo 3074   ∩ cin 3858   ⊆ wss 3859  ∅c0 4226  ∪ ciun 4881  Disj wdisj 4995

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2730

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 846  df-3an 1087  df-tru 1542  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2071  df-mo 2558  df-clab 2737  df-cleq 2751  df-clel 2831  df-ne 2953  df-ral 3076  df-rex 3077  df-rmo 3079  df-v 3412  df-dif 3862  df-in 3866  df-ss 3876  df-nul 4227  df-iun 4883  df-disj 4996

This theorem is referenced by:  disjxiun  5027  fsumiun  15214  uniioombllem4  24276  disjiun2  42055  sge0iunmptlemfi  43408