Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  unielss Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem unielss 42433
Description: Two ways to say the union of a class is an element of a subclass. (Contributed by RP, 29-Jan-2025.)
Assertion
Ref Expression
unielss (𝐴𝐵 → ( 𝐵𝐴 ↔ ∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑦𝑥))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦

Proof of Theorem unielss
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 uniel 42432 . 2 ( 𝐵𝐴 ↔ ∃𝑥𝐴𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
2 dfss2 3968 . . . . . 6 (𝑦𝑥 ↔ ∀𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥))
32ralbii 3092 . . . . 5 (∀𝑦𝐵 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑦𝐵𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥))
4 df-ral 3061 . . . . . 6 (∀𝑦𝐵𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ ∀𝑦(𝑦𝐵 → ∀𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥)))
5 19.21v 1941 . . . . . . 7 (∀𝑧(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ (𝑦𝐵 → ∀𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥)))
65albii 1820 . . . . . 6 (∀𝑦𝑧(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ ∀𝑦(𝑦𝐵 → ∀𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥)))
7 alcom 2155 . . . . . 6 (∀𝑦𝑧(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ ∀𝑧𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
84, 6, 73bitr2i 299 . . . . 5 (∀𝑦𝐵𝑧(𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ ∀𝑧𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
93, 8bitri 275 . . . 4 (∀𝑦𝐵 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑧𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
10 ssel2 3977 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝐵𝑥𝐴) → 𝑥𝐵)
11 pm2.27 42 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → ((𝑧𝑥𝑧𝑥) → 𝑧𝑥))
12 elequ2 2120 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = 𝑥 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))
1312imbi1d 341 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑥 → ((𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ (𝑧𝑥𝑧𝑥)))
1413, 12imbi12d 344 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑥 → (((𝑧𝑦𝑧𝑥) → 𝑧𝑦) ↔ ((𝑧𝑥𝑧𝑥) → 𝑧𝑥)))
1514rspcev 3612 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝐵 ∧ ((𝑧𝑥𝑧𝑥) → 𝑧𝑥)) → ∃𝑦𝐵 ((𝑧𝑦𝑧𝑥) → 𝑧𝑦))
1610, 11, 15syl2an 595 . . . . . . . . 9 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ 𝑧𝑥) → ∃𝑦𝐵 ((𝑧𝑦𝑧𝑥) → 𝑧𝑦))
17 r19.35 3107 . . . . . . . . . 10 (∃𝑦𝐵 ((𝑧𝑦𝑧𝑥) → 𝑧𝑦) ↔ (∀𝑦𝐵 (𝑧𝑦𝑧𝑥) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
18 df-ral 3061 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑦𝐵 (𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
1918imbi1i 349 . . . . . . . . . 10 ((∀𝑦𝐵 (𝑧𝑦𝑧𝑥) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦) ↔ (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
2017, 19bitri 275 . . . . . . . . 9 (∃𝑦𝐵 ((𝑧𝑦𝑧𝑥) → 𝑧𝑦) ↔ (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
2116, 20sylib 217 . . . . . . . 8 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ 𝑧𝑥) → (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
2221impancom 451 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))) → (𝑧𝑥 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
23 nfv 1916 . . . . . . . . 9 𝑦(𝐴𝐵𝑥𝐴)
24 nfa1 2147 . . . . . . . . 9 𝑦𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))
2523, 24nfan 1901 . . . . . . . 8 𝑦((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
26 nfv 1916 . . . . . . . 8 𝑦 𝑧𝑥
27 sp 2175 . . . . . . . . 9 (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) → (𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
2827adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))) → (𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
2925, 26, 28rexlimd 3262 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))) → (∃𝑦𝐵 𝑧𝑦𝑧𝑥))
3022, 29impbid 211 . . . . . 6 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥))) → (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
31 rspe 3245 . . . . . . . . 9 ((𝑦𝐵𝑧𝑦) → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)
3231ex 412 . . . . . . . 8 (𝑦𝐵 → (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
3332ax-gen 1796 . . . . . . 7 𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))
34 nfre1 3281 . . . . . . . . . 10 𝑦𝑦𝐵 𝑧𝑦
3526, 34nfbi 1905 . . . . . . . . 9 𝑦(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)
36 imbi2 348 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦) → ((𝑧𝑦𝑧𝑥) ↔ (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)))
3736imbi2d 340 . . . . . . . . 9 ((𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦) → ((𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ (𝑦𝐵 → (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))))
3835, 37albid 2214 . . . . . . . 8 ((𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦) → (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))))
3938adantl 481 . . . . . . 7 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)) → (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦 → ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦))))
4033, 39mpbiri 258 . . . . . 6 (((𝐴𝐵𝑥𝐴) ∧ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)) → ∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)))
4130, 40impbida 798 . . . . 5 ((𝐴𝐵𝑥𝐴) → (∀𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ (𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)))
4241albidv 1922 . . . 4 ((𝐴𝐵𝑥𝐴) → (∀𝑧𝑦(𝑦𝐵 → (𝑧𝑦𝑧𝑥)) ↔ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)))
439, 42bitrid 283 . . 3 ((𝐴𝐵𝑥𝐴) → (∀𝑦𝐵 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)))
4443rexbidva 3175 . 2 (𝐴𝐵 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑦𝑥 ↔ ∃𝑥𝐴𝑧(𝑧𝑥 ↔ ∃𝑦𝐵 𝑧𝑦)))
451, 44bitr4id 290 1 (𝐴𝐵 → ( 𝐵𝐴 ↔ ∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝑦𝑥))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395  wal 1538  wcel 2105  wral 3060  wrex 3069  wss 3948   cuni 4908
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-tru 1543  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-ral 3061  df-rex 3070  df-v 3475  df-in 3955  df-ss 3965  df-uni 4909
This theorem is referenced by:  unielid  42434
  Copyright terms: Public domain W3C validator