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 44992
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 44981. 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 44951 . . 3 Tr (𝑅1 “ On)
2 wfax.1 . . . 4 𝑊 = (𝑅1 “ On)
3 treq 5265 . . . 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 10528 . . . . 5 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑡𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡))
7 uniwf 9855 . . . . . . . . . 10 (𝑥 (𝑅1 “ On) ↔ 𝑥 (𝑅1 “ On))
8 inss2 4237 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 𝑥) ⊆ 𝑥
9 sswf 9844 . . . . . . . . . . 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 2832 . . . . . . . . 9 (𝑥𝑊𝑥 (𝑅1 “ On))
132eleq2i 2832 . . . . . . . . 9 ((𝑡 𝑥) ∈ 𝑊 ↔ (𝑡 𝑥) ∈ (𝑅1 “ On))
1411, 12, 133imtr4i 292 . . . . . . . 8 (𝑥𝑊 → (𝑡 𝑥) ∈ 𝑊)
15 inss1 4236 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑡) ⊆ 𝑧
16 elssuni 4935 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧𝑥𝑧 𝑥)
1715, 16sstrid 3994 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) ⊆ 𝑥)
18 dfss 3969 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑧𝑡) ⊆ 𝑥 ↔ (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
1917, 18sylib 218 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥))
20 inass 4227 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑧𝑡) ∩ 𝑥) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))
2119, 20eqtrdi 2792 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑥 → (𝑧𝑡) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2221eleq2d 2826 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑥 → (𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2322eubidv 2585 . . . . . . . . . 10 (𝑧𝑥 → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2423ralbiia 3090 . . . . . . . . 9 (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑡) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
25 ineq2 4213 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑧𝑦) = (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥)))
2625eleq2d 2826 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2726eubidv 2585 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2827ralbidv 3177 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = (𝑡 𝑥) → (∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦) ↔ ∀𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧 ∩ (𝑡 𝑥))))
2928rspcev 3621 . . . . . . . . 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 1933 . . . . 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 3062 . . 3 𝑥𝑊 ((∀𝑧𝑥 𝑧 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧𝑥𝑤𝑥 (𝑧𝑤 → (𝑧𝑤) = ∅)) → ∃𝑦𝑊𝑧𝑥 ∃!𝑣 𝑣 ∈ (𝑧𝑦))
36 modelac8prim 44982 . . 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 1540  wex 1779  wcel 2108  ∃!weu 2567  wne 2939  wral 3060  wrex 3069  cin 3949  wss 3950  c0 4332   cuni 4905  Tr wtr 5257  cima 5686  Oncon0 6382  𝑅1cr1 9798
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5277  ax-sep 5294  ax-nul 5304  ax-pow 5363  ax-pr 5430  ax-un 7751  ax-ac2 10499
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-ral 3061  df-rex 3070  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-op 4631  df-uni 4906  df-int 4945  df-iun 4991  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5224  df-tr 5258  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5635  df-we 5637  df-xp 5689  df-rel 5690  df-cnv 5691  df-co 5692  df-dm 5693  df-rn 5694  df-res 5695  df-ima 5696  df-pred 6319  df-ord 6385  df-on 6386  df-lim 6387  df-suc 6388  df-iota 6512  df-fun 6561  df-fn 6562  df-f 6563  df-f1 6564  df-fo 6565  df-f1o 6566  df-fv 6567  df-ov 7432  df-om 7884  df-2nd 8011  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-r1 9800  df-rank 9801  df-ac 10152
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator