Theorem kmlem8 9418

Description: Lemma for 5-quantifier AC of Kurt Maes, Th. 4 1 <=> 4. (Contributed by NM, 4-Apr-2004.)

Assertion

Ref	Expression
kmlem8	⊢ ((¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))) ↔ (∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 ∨ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))

Distinct variable group:   𝑦,𝑢,𝑤,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜓(𝑦,𝑧,𝑤,𝑢)

Proof of Theorem kmlem8

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ralnex 3198	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 ¬ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 ↔ ¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓)
2		df-rex 3109	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑤 ∈ 𝑧 ¬ 𝜓 ↔ ∃𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ∧ ¬ 𝜓))
3		rexnal 3200	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑤 ∈ 𝑧 ¬ 𝜓 ↔ ¬ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓)
4	2, 3	bitr3i 278	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ∧ ¬ 𝜓) ↔ ¬ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓)
5		exsimpl 1848	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ∧ ¬ 𝜓) → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
6		n0 4224	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑧)
7	5, 6	sylibr 235	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑤(𝑤 ∈ 𝑧 ∧ ¬ 𝜓) → 𝑧 ≠ ∅)
8	4, 7	sylbir 236	. . . . . 6 ⊢ (¬ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → 𝑧 ≠ ∅)
9	8	ralimi 3125	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 ¬ ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅)
10	1, 9	sylbir 236	. . . 4 ⊢ (¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅)
11		biimt 362	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ≠ ∅ → (∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
12	11	ralimi 3125	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅ → ∀𝑧 ∈ 𝑢 (∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
13		ralbi 3132	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 (∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))) → (∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
14	12, 13	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅ → (∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
15	14	anbi2d 628	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅ → ((¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ (¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)))))
16	15	exbidv 1897	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅ → (∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)))))
17		kmlem2 9412	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
18	16, 17	syl6rbbr 291	. . . 4 ⊢ (∀𝑧 ∈ 𝑢 𝑧 ≠ ∅ → (∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
19	10, 18	syl 17	. . 3 ⊢ (¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → (∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
20	19	pm5.74i 272	. 2 ⊢ ((¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))) ↔ (¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
21		pm4.64 844	. 2 ⊢ ((¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))) ↔ (∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 ∨ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))
22	20, 21	bitri 276	1 ⊢ ((¬ ∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 → ∃𝑦∀𝑧 ∈ 𝑢 (𝑧 ≠ ∅ → ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))) ↔ (∃𝑧 ∈ 𝑢 ∀𝑤 ∈ 𝑧 𝜓 ∨ ∃𝑦(¬ 𝑦 ∈ 𝑢 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝑢 ∃!𝑤 𝑤 ∈ (𝑧 ∩ 𝑦))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∨ wo 842  ∃wex 1759   ∈ wcel 2079  ∃!weu 2609   ≠ wne 2982  ∀wral 3103  ∃wrex 3104   ∩ cin 3853  ∅c0 4206

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1775  ax-4 1789  ax-5 1886  ax-6 1945  ax-7 1990  ax-8 2081  ax-9 2089  ax-10 2110  ax-11 2124  ax-12 2139  ax-ext 2767  ax-sep 5088  ax-nul 5095  ax-pr 5214  ax-un 7310

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-tru 1523  df-ex 1760  df-nf 1764  df-sb 2041  df-mo 2574  df-eu 2610  df-clab 2774  df-cleq 2786  df-clel 2861  df-nfc 2933  df-ne 2983  df-ral 3108  df-rex 3109  df-rab 3112  df-v 3434  df-dif 3857  df-un 3859  df-in 3861  df-ss 3869  df-nul 4207  df-sn 4467  df-pr 4469  df-uni 4740

This theorem is referenced by:  dfackm  9427