Theorem zfcndac 10743

Description: Axiom of Choice ax-ac 10576, 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 10736	. . 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 2017	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦(𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ↔ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥))
3	2	imbi1i 352	. . . . 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 1853	. . . 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 1881	. . 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 233	. 2 ⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑥∀𝑧(∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑧 = 𝑥))
7		equequ2 2061	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑣 = 𝑥 → (𝑢 = 𝑣 ↔ 𝑢 = 𝑥))
8	7	bibi2d 345	. . . . . . . . 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 2162	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑤 ∈ 𝑡 ↔ 𝑤 ∈ 𝑥))
10	9	anbi2d 642	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ↔ (𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)))
11		elequ2 2162	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑢 ∈ 𝑡 ↔ 𝑢 ∈ 𝑥))
12		elequ1 2154	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (𝑡 ∈ 𝑦 ↔ 𝑥 ∈ 𝑦))
13	11, 12	anbi12d 644	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → ((𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦) ↔ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
14	10, 13	anbi12d 644	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑡 = 𝑥 → (((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
15	14	cbvexvw 2072	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ ∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
16	15	bibi1i 341	. . . . . . . . 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 290	. . . . . . . 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 1955	. . . . . . 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 2154	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 ∈ 𝑤 ↔ 𝑧 ∈ 𝑤))
20	19	anbi1d 643	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → ((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ↔ (𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥)))
21		elequ1 2154	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 ∈ 𝑥 ↔ 𝑧 ∈ 𝑥))
22	21	anbi1d 643	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → ((𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦) ↔ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)))
23	20, 22	anbi12d 644	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
24	23	exbidv 1956	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (∃𝑥((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑢 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦)) ↔ ∃𝑥((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) ∧ (𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦))))
25		equequ1 2060	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑢 = 𝑧 → (𝑢 = 𝑥 ↔ 𝑧 = 𝑥))
26	24, 25	bibi12d 348	. . . . . . . 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 2071	. . . . . . 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 290	. . . . . 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 2072	. . . . 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 339	. . . 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 1853	. . 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 1881	. 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 234	1 ⊢ ∃𝑦∀𝑧∀𝑤((𝑧 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑥) → ∃𝑣∀𝑢(∃𝑡((𝑢 ∈ 𝑤 ∧ 𝑤 ∈ 𝑡) ∧ (𝑢 ∈ 𝑡 ∧ 𝑡 ∈ 𝑦)) ↔ 𝑢 = 𝑣))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401  ∀wal 1568   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2147

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-13 2404  ax-ext 2735  ax-sep 5255  ax-pr 5398  ax-reg 9623  ax-ac 10576

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rab 3417  df-v 3456  df-ss 3901  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-br 5109  df-opab 5174  df-eprel 5558  df-fr 5611

This theorem is used by: (None)