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 45711
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 45700. 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 45668 . . 3 Tr (𝑅1 “ On)
2 wfax.1 . . . 4 𝑊 = (𝑅1 “ On)
3 treq 5225 . . . 4 (𝑊 = (𝑅1 “ On) → (Tr 𝑊 ↔ Tr (𝑅1 “ On)))
42, 3ax-mp 5 . . 3 (Tr 𝑊 ↔ Tr (𝑅1 “ On))
51, 4mpbir 234 . 2 Tr 𝑊
6 ac8 10471 . . . . 5 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡))
7 uniwf 9787 . . . . . . . . . 10 (𝑥 (𝑅1 “ On) ↔ 𝑥 (𝑅1 “ On))
8 inss2 4190 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥
9 sswf 9776 . . . . . . . . . . 11 (( 𝑥 (𝑅1 “ On) ∧ (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
108, 9mpan2 703 . . . . . . . . . 10 ( 𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
117, 10sylbi 220 . . . . . . . . 9 (𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
122eleq2i 2855 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑊𝑥 (𝑅1 “ On))
132eleq2i 2855 . . . . . . . . 9 ((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ↔ (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
1411, 12, 133imtr4i 295 . . . . . . . 8 (𝑥𝑊 → (𝑡 𝑥) ∈ 𝑊)
15 inss1 4189 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑡) ⊆ 𝑧
16 elssuni 4904 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑥𝑧 𝑥)
1715, 16sstrid 3948 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) ⊆ 𝑥)
18 dfss 3924 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝑡) ⊆ 𝑥 ↔ (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
1917, 18sylib 221 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
20 inass 4180 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))
2119, 20eqtrdi 2814 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2221eleq2d 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑥 → (𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2322eubidv 2614 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2423ralbiia 3109 . . . . . . . . 9 (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
25 ineq2 4167 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑧𝑦) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2625eleq2d 2849 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2726eubidv 2614 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2827ralbidv 3188 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2928rspcev 3581 . . . . . . . . 9 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3024, 29sylan2b 605 . . . . . . . 8 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3114, 30sylan 591 . . . . . . 7 ((𝑥𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3231ex 417 . . . . . 6 (𝑥𝑊 → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
3332exlimdv 1963 . . . . 5 (𝑥𝑊 → (∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
346, 33syl5 35 . . . 4 (𝑥𝑊 → ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
3534rgen 3081 . . 3 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
36 modelac8prim 45701 . . 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 236 . 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 209  wa 400   = wceq 1570  wex 1809  wcel 2143  ∃!weu 2596  wne 2958  wral 3079  wrex 3089  cin 3904  wss 3905  c0 4286   cuni 4872  Tr wtr 5218  cima 5664  Oncon0 6360  𝑅1cr1 9730
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-ac2 10442
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-ov 7413  df-om 7859  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-r1 9732  df-rank 9733  df-ac 10096
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator