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Theorem weiunlem1 36376
Description: Lemma for weiunpo 36378, weiunso 36379, weiunfr 36382, and weiunse 36383. (Contributed by Matthew House, 23-Aug-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
weiunlem1.1 𝐹 = (𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
Assertion
Ref Expression
weiunlem1 ((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) → (𝐹: 𝑥𝐴 𝐵𝐴 ∧ ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑤(𝐹𝑤) / 𝑥𝐵 ∧ ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑣𝐴 (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤))))
Distinct variable groups:   𝑢,𝐴,𝑣,𝑤,𝑥   𝑢,𝐵,𝑣,𝑤   𝑢,𝑅,𝑣,𝑤
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝑅(𝑥)   𝐹(𝑥,𝑤,𝑣,𝑢)

Proof of Theorem weiunlem1
StepHypRef Expression
1 ssrab2 4097 . . . 4 {𝑥𝐴𝑤𝐵} ⊆ 𝐴
2 eliun 5023 . . . . . . 7 (𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↔ ∃𝑥𝐴 𝑤𝐵)
3 rabn0 4408 . . . . . . 7 ({𝑥𝐴𝑤𝐵} ≠ ∅ ↔ ∃𝑥𝐴 𝑤𝐵)
42, 3sylbb2 238 . . . . . 6 (𝑤 𝑥𝐴 𝐵 → {𝑥𝐴𝑤𝐵} ≠ ∅)
5 wereu2 5696 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ ({𝑥𝐴𝑤𝐵} ⊆ 𝐴 ∧ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ≠ ∅)) → ∃!𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢)
61, 5mpanr1 702 . . . . . 6 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ≠ ∅) → ∃!𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢)
74, 6sylan2 592 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → ∃!𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢)
8 riotacl 7419 . . . . 5 (∃!𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢 → (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵})
97, 8syl 17 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵})
101, 9sselid 4000 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) ∈ 𝐴)
11 weiunlem1.1 . . 3 𝐹 = (𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
1210, 11fmptd 7146 . 2 ((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) → 𝐹: 𝑥𝐴 𝐵𝐴)
13 simpr 484 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → 𝑤 𝑥𝐴 𝐵)
1411fvmpt2 7038 . . . . . . . 8 ((𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ∧ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}) → (𝐹𝑤) = (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
1513, 9, 14syl2anc 583 . . . . . . 7 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (𝐹𝑤) = (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
1615, 9eqeltrd 2838 . . . . . 6 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (𝐹𝑤) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵})
17 nfcv 2904 . . . . . . 7 𝑥𝐴
1817elrabsf 3847 . . . . . 6 ((𝐹𝑤) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ↔ ((𝐹𝑤) ∈ 𝐴[(𝐹𝑤) / 𝑥]𝑤𝐵))
1916, 18sylib 218 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → ((𝐹𝑤) ∈ 𝐴[(𝐹𝑤) / 𝑥]𝑤𝐵))
2019simprd 495 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → [(𝐹𝑤) / 𝑥]𝑤𝐵)
21 sbcel2 4437 . . . 4 ([(𝐹𝑤) / 𝑥]𝑤𝐵𝑤(𝐹𝑤) / 𝑥𝐵)
2220, 21sylib 218 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → 𝑤(𝐹𝑤) / 𝑥𝐵)
2322ralrimiva 3148 . 2 ((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) → ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑤(𝐹𝑤) / 𝑥𝐵)
2415eqcomd 2740 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) = (𝐹𝑤))
25 nfcv 2904 . . . . . . . . . 10 𝑢 𝑥𝐴 𝐵
26 nfriota1 7408 . . . . . . . . . 10 𝑢(𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢)
2725, 26nfmpt 5276 . . . . . . . . 9 𝑢(𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
2811, 27nfcxfr 2902 . . . . . . . 8 𝑢𝐹
29 nfcv 2904 . . . . . . . 8 𝑢𝑤
3028, 29nffv 6929 . . . . . . 7 𝑢(𝐹𝑤)
31 nfcv 2904 . . . . . . . 8 𝑢{𝑥𝐴𝑤𝐵}
32 nfcv 2904 . . . . . . . . . 10 𝑢𝑣
33 nfcv 2904 . . . . . . . . . 10 𝑢𝑅
3432, 33, 30nfbr 5216 . . . . . . . . 9 𝑢 𝑣𝑅(𝐹𝑤)
3534nfn 1856 . . . . . . . 8 𝑢 ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)
3631, 35nfralw 3312 . . . . . . 7 𝑢𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)
37 nfcv 2904 . . . . . . . . . . . 12 𝑣 𝑥𝐴 𝐵
38 nfra1 3285 . . . . . . . . . . . . 13 𝑣𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢
39 nfcv 2904 . . . . . . . . . . . . 13 𝑣{𝑥𝐴𝑤𝐵}
4038, 39nfriota 7414 . . . . . . . . . . . 12 𝑣(𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢)
4137, 40nfmpt 5276 . . . . . . . . . . 11 𝑣(𝑤 𝑥𝐴 𝐵 ↦ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢))
4211, 41nfcxfr 2902 . . . . . . . . . 10 𝑣𝐹
43 nfcv 2904 . . . . . . . . . 10 𝑣𝑤
4442, 43nffv 6929 . . . . . . . . 9 𝑣(𝐹𝑤)
4544nfeq2 2922 . . . . . . . 8 𝑣 𝑢 = (𝐹𝑤)
46 breq2 5173 . . . . . . . . 9 (𝑢 = (𝐹𝑤) → (𝑣𝑅𝑢𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
4746notbid 318 . . . . . . . 8 (𝑢 = (𝐹𝑤) → (¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
4845, 47ralbid 3274 . . . . . . 7 (𝑢 = (𝐹𝑤) → (∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢 ↔ ∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
4930, 36, 48riota2f 7426 . . . . . 6 (((𝐹𝑤) ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ∧ ∃!𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) → (∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤) ↔ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) = (𝐹𝑤)))
5016, 7, 49syl2anc 583 . . . . 5 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → (∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤) ↔ (𝑢 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵}∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅𝑢) = (𝐹𝑤)))
5124, 50mpbird 257 . . . 4 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → ∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤))
5217elrabsf 3847 . . . . . . . 8 (𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ↔ (𝑣𝐴[𝑣 / 𝑥]𝑤𝐵))
53 sbcel2 4437 . . . . . . . . 9 ([𝑣 / 𝑥]𝑤𝐵𝑤𝑣 / 𝑥𝐵)
5453anbi2i 622 . . . . . . . 8 ((𝑣𝐴[𝑣 / 𝑥]𝑤𝐵) ↔ (𝑣𝐴𝑤𝑣 / 𝑥𝐵))
5552, 54bitri 275 . . . . . . 7 (𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ↔ (𝑣𝐴𝑤𝑣 / 𝑥𝐵))
5655imbi1i 349 . . . . . 6 ((𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)) ↔ ((𝑣𝐴𝑤𝑣 / 𝑥𝐵) → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
57 impexp 450 . . . . . 6 (((𝑣𝐴𝑤𝑣 / 𝑥𝐵) → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)) ↔ (𝑣𝐴 → (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤))))
5856, 57bitri 275 . . . . 5 ((𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)) ↔ (𝑣𝐴 → (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤))))
5958ralbii2 3091 . . . 4 (∀𝑣 ∈ {𝑥𝐴𝑤𝐵} ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤) ↔ ∀𝑣𝐴 (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
6051, 59sylib 218 . . 3 (((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) ∧ 𝑤 𝑥𝐴 𝐵) → ∀𝑣𝐴 (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
6160ralrimiva 3148 . 2 ((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) → ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑣𝐴 (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤)))
6212, 23, 613jca 1128 1 ((𝑅 We 𝐴𝑅 Se 𝐴) → (𝐹: 𝑥𝐴 𝐵𝐴 ∧ ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑤(𝐹𝑤) / 𝑥𝐵 ∧ ∀𝑤 𝑥𝐴 𝐵𝑣𝐴 (𝑤𝑣 / 𝑥𝐵 → ¬ 𝑣𝑅(𝐹𝑤))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1537  wcel 2103  wne 2942  wral 3063  wrex 3072  ∃!wreu 3381  {crab 3438  [wsbc 3798  csb 3915  wss 3970  c0 4347   ciun 5019   class class class wbr 5169  cmpt 5252   Se wse 5652   We wwe 5653  wf 6568  cfv 6572  crio 7400
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2105  ax-9 2113  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2173  ax-ext 2705  ax-sep 5320  ax-nul 5327  ax-pr 5450
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2890  df-ne 2943  df-ral 3064  df-rex 3073  df-rmo 3383  df-reu 3384  df-rab 3439  df-v 3484  df-sbc 3799  df-csb 3916  df-dif 3973  df-un 3975  df-in 3977  df-ss 3987  df-nul 4348  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-iun 5021  df-br 5170  df-opab 5232  df-mpt 5253  df-id 5597  df-po 5611  df-so 5612  df-fr 5654  df-se 5655  df-we 5656  df-xp 5705  df-rel 5706  df-cnv 5707  df-co 5708  df-dm 5709  df-rn 5710  df-res 5711  df-ima 5712  df-iota 6524  df-fun 6574  df-fn 6575  df-f 6576  df-fv 6580  df-riota 7401
This theorem is referenced by:  weiunlem2  36377  weiunfrlem1  36380  weiunfrlem2  36381
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