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 44961
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 44950. 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 44918 . . 3 Tr (𝑅1 “ On)
2 wfax.1 . . . 4 𝑊 = (𝑅1 “ On)
3 treq 5235 . . . 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 10499 . . . . 5 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡))
7 uniwf 9826 . . . . . . . . . 10 (𝑥 (𝑅1 “ On) ↔ 𝑥 (𝑅1 “ On))
8 inss2 4211 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥
9 sswf 9815 . . . . . . . . . . 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 2825 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑊𝑥 (𝑅1 “ On))
132eleq2i 2825 . . . . . . . . 9 ((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ↔ (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
1411, 12, 133imtr4i 292 . . . . . . . 8 (𝑥𝑊 → (𝑡 𝑥) ∈ 𝑊)
15 inss1 4210 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑡) ⊆ 𝑧
16 elssuni 4911 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑥𝑧 𝑥)
1715, 16sstrid 3968 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) ⊆ 𝑥)
18 dfss 3943 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝑡) ⊆ 𝑥 ↔ (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
1917, 18sylib 218 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
20 inass 4201 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))
2119, 20eqtrdi 2785 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2221eleq2d 2819 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑥 → (𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2322eubidv 2584 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2423ralbiia 3079 . . . . . . . . 9 (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
25 ineq2 4187 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑧𝑦) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2625eleq2d 2819 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2726eubidv 2584 . . . . . . . . . . 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 3599 . . . . . . . . 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 1932 . . . . 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 3052 . . 3 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
36 modelac8prim 44951 . . 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 1539  wex 1778  wcel 2107  ∃!weu 2566  wne 2931  wral 3050  wrex 3059  cin 3923  wss 3924  c0 4306   cuni 4881  Tr wtr 5227  cima 5655  Oncon0 6350  𝑅1cr1 9769
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5247  ax-sep 5264  ax-nul 5274  ax-pow 5333  ax-pr 5400  ax-un 7724  ax-ac2 10470
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-ral 3051  df-rex 3060  df-reu 3358  df-rab 3414  df-v 3459  df-sbc 3764  df-csb 3873  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3941  df-pss 3944  df-nul 4307  df-if 4499  df-pw 4575  df-sn 4600  df-pr 4602  df-op 4606  df-uni 4882  df-int 4921  df-iun 4967  df-br 5118  df-opab 5180  df-mpt 5200  df-tr 5228  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6288  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-ov 7403  df-om 7857  df-2nd 7984  df-frecs 8275  df-wrecs 8306  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-r1 9771  df-rank 9772  df-ac 10123
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator