Theorem zfcndac 10688

Description: Axiom of Choice ax-ac 10528, reproved from conditionless ZFC axioms. (Contributed by NM, 15-Aug-2003.) (New usage is discouraged.) (Proof modification is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
zfcndac	⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝑡

Proof of Theorem zfcndac

Step	Hyp	Ref	Expression
1		axacnd 10681	. . 3 ⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤(∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥))
2		19.3v 1981	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ↔ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥))
3	2	imbi1i 349	. . . . 5 ⊢ ((∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
4	3	2albii 1818	. . . 4 ⊢ (∀𝑧∀𝑤(∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)) ↔ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
5	4	exbii 1846	. . 3 ⊢ (∃𝑦∀𝑧∀𝑤(∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)) ↔ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
6	1, 5	mpbi 230	. 2 ⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥))
7		equequ2 2025	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → (𝑢 = 𝑣 ↔ 𝑢 = 𝑥))
8	7	bibi2d 342	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → ((∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣) ↔ (∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥)))
9		elequ2 2123	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑤 ∈ 𝑡 ↔ 𝑤 ∈ 𝑥))
10	9	anbi2d 629	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ↔ (𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)))
11		elequ2 2123	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑢 ∈ 𝑡 ↔ 𝑢 ∈ 𝑥))
12		elequ1 2115	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑡 ∈ 𝑦 ↔ 𝑥 ∈ 𝑦))
13	11, 12	anbi12d 631	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → ((𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦) ↔ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
14	10, 13	anbi12d 631	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
15	14	cbvexvw 2036	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ ∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
16	15	bibi1i 338	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥) ↔ (∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥))
17	8, 16	bitrdi 287	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → ((∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣) ↔ (∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥)))
18	17	albidv 1919	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → (∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣) ↔ ∀𝑢(∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥)))
19		elequ1 2115	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 ∈ 𝑤 ↔ 𝑧 ∈ 𝑤))
20	19	anbi1d 630	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ↔ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)))
21		elequ1 2115	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 ∈ 𝑥 ↔ 𝑧 ∈ 𝑥))
22	21	anbi1d 630	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → ((𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦) ↔ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
23	20, 22	anbi12d 631	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
24	23	exbidv 1920	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ ∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
25		equequ1 2024	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 = 𝑥 ↔ 𝑧 = 𝑥))
26	24, 25	bibi12d 345	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → ((∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥) ↔ (∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
27	26	cbvalvw 2035	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑢(∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑥) ↔ ∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥))
28	18, 27	bitrdi 287	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → (∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣) ↔ ∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
29	28	cbvexvw 2036	. . . . 5 ⊢ (∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣) ↔ ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥))
30	29	imbi2i 336	. . . 4 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣)) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
31	30	2albii 1818	. . 3 ⊢ (∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣)) ↔ ∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
32	31	exbii 1846	. 2 ⊢ (∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣)) ↔ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥)))
33	6, 32	mpbir 231	1 ⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395  ∀wal 1535   = wceq 1537  ∃wex 1777   ∈ wcel 2108

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-13 2380  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pr 5447  ax-reg 9661  ax-ac 10528

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rab 3444  df-v 3490  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-br 5167  df-opab 5229  df-eprel 5599  df-fr 5652

This theorem is referenced by: (None)