Users' Mathboxes Mathbox for Eric Schmidt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  wfac8prim Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem wfac8prim 45444
Description: The class of well-founded sets 𝑊 models the Axiom of Choice. Since the previous theorems show that all the ZF axioms hold in 𝑊, we may use any statement that ZF proves is equivalent to Choice to prove this. We use ac8prim 45433. Part of Corollary II.2.12 of [Kunen2] p. 114. (Contributed by Eric Schmidt, 19-Oct-2025.)
Hypothesis
Ref Expression
wfax.1 𝑊 = (𝑅1 “ On)
Assertion
Ref Expression
wfac8prim 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊 𝑤𝑧) ∧ ∀𝑧𝑊𝑤𝑊 ((𝑧𝑥𝑤𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦𝑊 (𝑦𝑧 → ¬ 𝑦𝑤)))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊𝑣𝑊 ((𝑣𝑧𝑣𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑊

Proof of Theorem wfac8prim
Dummy variable 𝑡 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 trwf 45401 . . 3 Tr (𝑅1 “ On)
2 wfax.1 . . . 4 𝑊 = (𝑅1 “ On)
3 treq 5200 . . . 4 (𝑊 = (𝑅1 “ On) → (Tr 𝑊 ↔ Tr (𝑅1 “ On)))
42, 3ax-mp 5 . . 3 (Tr 𝑊 ↔ Tr (𝑅1 “ On))
51, 4mpbir 231 . 2 Tr 𝑊
6 ac8 10403 . . . . 5 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡))
7 uniwf 9732 . . . . . . . . . 10 (𝑥 (𝑅1 “ On) ↔ 𝑥 (𝑅1 “ On))
8 inss2 4179 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥
9 sswf 9721 . . . . . . . . . . 11 (( 𝑥 (𝑅1 “ On) ∧ (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
108, 9mpan2 692 . . . . . . . . . 10 ( 𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
117, 10sylbi 217 . . . . . . . . 9 (𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
122eleq2i 2829 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑊𝑥 (𝑅1 “ On))
132eleq2i 2829 . . . . . . . . 9 ((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ↔ (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
1411, 12, 133imtr4i 292 . . . . . . . 8 (𝑥𝑊 → (𝑡 𝑥) ∈ 𝑊)
15 inss1 4178 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑡) ⊆ 𝑧
16 elssuni 4882 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑥𝑧 𝑥)
1715, 16sstrid 3934 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) ⊆ 𝑥)
18 dfss 3909 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝑡) ⊆ 𝑥 ↔ (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
1917, 18sylib 218 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
20 inass 4169 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))
2119, 20eqtrdi 2788 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2221eleq2d 2823 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑥 → (𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2322eubidv 2587 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2423ralbiia 3082 . . . . . . . . 9 (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
25 ineq2 4155 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑧𝑦) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2625eleq2d 2823 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2726eubidv 2587 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2827ralbidv 3161 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2928rspcev 3565 . . . . . . . . 9 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3024, 29sylan2b 595 . . . . . . . 8 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3114, 30sylan 581 . . . . . . 7 ((𝑥𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3231ex 412 . . . . . 6 (𝑥𝑊 → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
3332exlimdv 1935 . . . . 5 (𝑥𝑊 → (∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
346, 33syl5 34 . . . 4 (𝑥𝑊 → ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
3534rgen 3054 . . 3 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
36 modelac8prim 45434 . . 3 (Tr 𝑊 → (∀𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)) ↔ ∀𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊 𝑤𝑧) ∧ ∀𝑧𝑊𝑤𝑊 ((𝑧𝑥𝑤𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦𝑊 (𝑦𝑧 → ¬ 𝑦𝑤)))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊𝑣𝑊 ((𝑣𝑧𝑣𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))))
3735, 36mpbii 233 . 2 (Tr 𝑊 → ∀𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊 𝑤𝑧) ∧ ∀𝑧𝑊𝑤𝑊 ((𝑧𝑥𝑤𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦𝑊 (𝑦𝑧 → ¬ 𝑦𝑤)))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊𝑣𝑊 ((𝑣𝑧𝑣𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤))))
385, 37ax-mp 5 1 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊 𝑤𝑧) ∧ ∀𝑧𝑊𝑤𝑊 ((𝑧𝑥𝑤𝑥) → (¬ 𝑧 = 𝑤 → ∀𝑦𝑊 (𝑦𝑧 → ¬ 𝑦𝑤)))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑊 (𝑧𝑥 → ∃𝑤𝑊𝑣𝑊 ((𝑣𝑧𝑣𝑦) ↔ 𝑣 = 𝑤)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1542  wex 1781  wcel 2114  ∃!weu 2569  wne 2933  wral 3052  wrex 3062  cin 3889  wss 3890  c0 4274   cuni 4851  Tr wtr 5193  cima 5625  Oncon0 6315  𝑅1cr1 9675
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-ac2 10374
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-ral 3053  df-rex 3063  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-ov 7361  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-r1 9677  df-rank 9678  df-ac 10027
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator