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 45243
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 45232. 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 45200 . . 3 Tr (𝑅1 “ On)
2 wfax.1 . . . 4 𝑊 = (𝑅1 “ On)
3 treq 5212 . . . 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 10402 . . . . 5 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡))
7 uniwf 9731 . . . . . . . . . 10 (𝑥 (𝑅1 “ On) ↔ 𝑥 (𝑅1 “ On))
8 inss2 4190 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥
9 sswf 9720 . . . . . . . . . . 11 (( 𝑥 (𝑅1 “ On) ∧ (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
108, 9mpan2 691 . . . . . . . . . 10 ( 𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
117, 10sylbi 217 . . . . . . . . 9 (𝑥 (𝑅1 “ On) → (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
122eleq2i 2828 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑊𝑥 (𝑅1 “ On))
132eleq2i 2828 . . . . . . . . 9 ((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ↔ (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
1411, 12, 133imtr4i 292 . . . . . . . 8 (𝑥𝑊 → (𝑡 𝑥) ∈ 𝑊)
15 inss1 4189 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑡) ⊆ 𝑧
16 elssuni 4894 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑥𝑧 𝑥)
1715, 16sstrid 3945 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) ⊆ 𝑥)
18 dfss 3920 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝑡) ⊆ 𝑥 ↔ (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
1917, 18sylib 218 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
20 inass 4180 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))
2119, 20eqtrdi 2787 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2221eleq2d 2822 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑥 → (𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2322eubidv 2586 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2423ralbiia 3080 . . . . . . . . 9 (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
25 ineq2 4166 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑧𝑦) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2625eleq2d 2822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2726eubidv 2586 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2827ralbidv 3159 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2928rspcev 3576 . . . . . . . . 9 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3024, 29sylan2b 594 . . . . . . . 8 (((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3114, 30sylan 580 . . . . . . 7 ((𝑥𝑊 ∧ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
3231ex 412 . . . . . 6 (𝑥𝑊 → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦)))
3332exlimdv 1934 . . . . 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 3053 . . 3 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
36 modelac8prim 45233 . . 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 1541  wex 1780  wcel 2113  ∃!weu 2568  wne 2932  wral 3051  wrex 3060  cin 3900  wss 3901  c0 4285   cuni 4863  Tr wtr 5205  cima 5627  Oncon0 6317  𝑅1cr1 9674
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 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-ac2 10373
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-ov 7361  df-om 7809  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-r1 9676  df-rank 9677  df-ac 10026
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator