Theorem uniinqs 8724

Description: Class union distributes over the intersection of two subclasses of a quotient space. Compare uniin 4882. (Contributed by FL, 25-May-2007.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 11-Jul-2014.)

Hypothesis

Ref	Expression
uniinqs.1	⊢ 𝑅 Er 𝑋

Assertion

Ref	Expression
uniinqs	⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → ∪ (𝐵 ∩ 𝐶) = (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶))

Proof of Theorem uniinqs

Dummy variables 𝑏 𝑐 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		uniin 4882	. . 3 ⊢ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶) ⊆ (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶)
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → ∪ (𝐵 ∩ 𝐶) ⊆ (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶))
3		eluni2 4862	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ∪ 𝐵 ↔ ∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑥 ∈ 𝑏)
4		eluni2 4862	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ∪ 𝐶 ↔ ∃𝑐 ∈ 𝐶 𝑥 ∈ 𝑐)
5	3, 4	anbi12i 628	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝐶) ↔ (∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑥 ∈ 𝑏 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐶 𝑥 ∈ 𝑐))
6		elin 3919	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶) ↔ (𝑥 ∈ ∪ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝐶))
7		reeanv 3201	. . . . 5 ⊢ (∃𝑏 ∈ 𝐵 ∃𝑐 ∈ 𝐶 (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐) ↔ (∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑥 ∈ 𝑏 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐶 𝑥 ∈ 𝑐))
8	5, 6, 7	3bitr4i 303	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶) ↔ ∃𝑏 ∈ 𝐵 ∃𝑐 ∈ 𝐶 (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐))
9		simp3l 1202	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑥 ∈ 𝑏)
10		simp2l 1200	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑏 ∈ 𝐵)
11		inelcm 4416	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐) → (𝑏 ∩ 𝑐) ≠ ∅)
12	11	3ad2ant3 1135	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → (𝑏 ∩ 𝑐) ≠ ∅)
13		uniinqs.1	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ 𝑅 Er 𝑋
14	13	a1i 11	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑅 Er 𝑋)
15		simp1l 1198	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅))
16	15, 10	sseldd 3936	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑏 ∈ (𝐴 / 𝑅))
17		simp1r 1199	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅))
18		simp2r 1201	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑐 ∈ 𝐶)
19	17, 18	sseldd 3936	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑐 ∈ (𝐴 / 𝑅))
20	14, 16, 19	qsdisj 8721	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → (𝑏 = 𝑐 ∨ (𝑏 ∩ 𝑐) = ∅))
21	20	ord 864	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → (¬ 𝑏 = 𝑐 → (𝑏 ∩ 𝑐) = ∅))
22	21	necon1ad 2942	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → ((𝑏 ∩ 𝑐) ≠ ∅ → 𝑏 = 𝑐))
23	12, 22	mpd 15	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑏 = 𝑐)
24	23, 18	eqeltrd 2828	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑏 ∈ 𝐶)
25	10, 24	elind 4151	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑏 ∈ (𝐵 ∩ 𝐶))
26		elunii 4863	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ∩ 𝐶)) → 𝑥 ∈ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶))
27	9, 25, 26	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶) ∧ (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐)) → 𝑥 ∈ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶))
28	27	3expia 1121	. . . . 5 ⊢ (((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) ∧ (𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑐 ∈ 𝐶)) → ((𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐) → 𝑥 ∈ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶)))
29	28	rexlimdvva 3186	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → (∃𝑏 ∈ 𝐵 ∃𝑐 ∈ 𝐶 (𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑐) → 𝑥 ∈ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶)))
30	8, 29	biimtrid 242	. . 3 ⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → (𝑥 ∈ (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶) → 𝑥 ∈ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶)))
31	30	ssrdv 3941	. 2 ⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶) ⊆ ∪ (𝐵 ∩ 𝐶))
32	2, 31	eqssd 3953	1 ⊢ ((𝐵 ⊆ (𝐴 / 𝑅) ∧ 𝐶 ⊆ (𝐴 / 𝑅)) → ∪ (𝐵 ∩ 𝐶) = (∪ 𝐵 ∩ ∪ 𝐶))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2925  ∃wrex 3053   ∩ cin 3902   ⊆ wss 3903  ∅c0 4284  ∪ cuni 4858   Er wer 8622   / cqs 8624

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pr 5371

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-ne 2926  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rab 3395  df-v 3438  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-nul 4285  df-if 4477  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4859  df-br 5093  df-opab 5155  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-er 8625  df-ec 8627  df-qs 8631

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