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Theorem dfacacn 8510
Description: A choice equivalent: every set has choice sets of every length. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
dfacacn  |-  (CHOICE  <->  A. xAC  x  =  _V )

Proof of Theorem dfacacn
Dummy variables  f 
g  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vex 3109 . . . 4  |-  x  e. 
_V
2 acacni 8509 . . . 4  |-  ( (CHOICE  /\  x  e.  _V )  -> AC  x  =  _V )
31, 2mpan2 671 . . 3  |-  (CHOICE  -> AC  x  =  _V )
43alrimiv 1690 . 2  |-  (CHOICE  ->  A. xAC  x  =  _V )
5 vex 3109 . . . . . . 7  |-  y  e. 
_V
6 difexg 4588 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  _V  ->  (
y  \  { (/) } )  e.  _V )
75, 6ax-mp 5 . . . . . 6  |-  ( y 
\  { (/) } )  e.  _V
8 acneq 8413 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( y  \  { (/) } )  -> AC  x  = AC  ( y  \  { (/)
} ) )
98eqeq1d 2462 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( y  \  { (/) } )  -> 
(AC  x  =  _V  <-> AC  (
y  \  { (/) } )  =  _V ) )
107, 9spcv 3197 . . . . 5  |-  ( A. xAC  x  =  _V  -> AC  (
y  \  { (/) } )  =  _V )
115uniex 6571 . . . . . . 7  |-  U. y  e.  _V
12 id 22 . . . . . . 7  |-  (AC  (
y  \  { (/) } )  =  _V  -> AC  ( y 
\  { (/) } )  =  _V )
1311, 12syl5eleqr 2555 . . . . . 6  |-  (AC  (
y  \  { (/) } )  =  _V  ->  U. y  e. AC  ( y  \  { (/)
} ) )
14 eldifi 3619 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
z  e.  y )
15 elssuni 4268 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  y  ->  z  C_ 
U. y )
1614, 15syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
z  C_  U. y
)
17 eldifsni 4146 . . . . . . . 8  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
z  =/=  (/) )
1816, 17jca 532 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
( z  C_  U. y  /\  z  =/=  (/) ) )
1918rgen 2817 . . . . . 6  |-  A. z  e.  ( y  \  { (/)
} ) ( z 
C_  U. y  /\  z  =/=  (/) )
20 acni2 8416 . . . . . 6  |-  ( ( U. y  e. AC  ( y 
\  { (/) } )  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/)
} ) ( z 
C_  U. y  /\  z  =/=  (/) ) )  ->  E. g ( g : ( y  \  { (/)
} ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z ) )
2113, 19, 20sylancl 662 . . . . 5  |-  (AC  (
y  \  { (/) } )  =  _V  ->  E. g
( g : ( y  \  { (/) } ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z ) )
225mptex 6122 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) )  e.  _V
23 simpr 461 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g : ( y 
\  { (/) } ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z )  ->  A. z  e.  (
y  \  { (/) } ) ( g `  z
)  e.  z )
24 eldifsn 4145 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  <->  ( z  e.  y  /\  z  =/=  (/) ) )
2524imbi1i 325 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  ( y 
\  { (/) } )  ->  ( ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) `
 z )  e.  z )  <->  ( (
z  e.  y  /\  z  =/=  (/) )  ->  (
( x  e.  y 
|->  ( g `  x
) ) `  z
)  e.  z ) )
26 fveq2 5857 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  z  ->  (
g `  x )  =  ( g `  z ) )
27 eqid 2460 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) )  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )
28 fvex 5867 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( g `
 z )  e. 
_V
2926, 27, 28fvmpt 5941 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  y  ->  (
( x  e.  y 
|->  ( g `  x
) ) `  z
)  =  ( g `
 z ) )
3014, 29syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  =  ( g `  z ) )
3130eleq1d 2529 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( y  \  { (/) } )  -> 
( ( ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) `
 z )  e.  z  <->  ( g `  z )  e.  z ) )
3231pm5.74i 245 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( z  e.  ( y 
\  { (/) } )  ->  ( ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) `
 z )  e.  z )  <->  ( z  e.  ( y  \  { (/)
} )  ->  (
g `  z )  e.  z ) )
33 impexp 446 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( z  e.  y  /\  z  =/=  (/) )  -> 
( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z )  <->  ( z  e.  y  ->  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) ) )
3425, 32, 333bitr3i 275 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( z  e.  ( y 
\  { (/) } )  ->  ( g `  z )  e.  z )  <->  ( z  e.  y  ->  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) ) )
3534ralbii2 2886 . . . . . . . . 9  |-  ( A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z  <->  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) )
3623, 35sylib 196 . . . . . . . 8  |-  ( ( g : ( y 
\  { (/) } ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z )  ->  A. z  e.  y 
( z  =/=  (/)  ->  (
( x  e.  y 
|->  ( g `  x
) ) `  z
)  e.  z ) )
37 fvrn0 5879 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g `
 x )  e.  ( ran  g  u. 
{ (/) } )
3837rgenw 2818 . . . . . . . . . 10  |-  A. x  e.  y  ( g `  x )  e.  ( ran  g  u.  { (/)
} )
3927fmpt 6033 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. x  e.  y  (
g `  x )  e.  ( ran  g  u. 
{ (/) } )  <->  ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) : y --> ( ran  g  u.  { (/) } ) )
4038, 39mpbi 208 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) : y --> ( ran  g  u.  { (/) } )
41 ffn 5722 . . . . . . . . 9  |-  ( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) : y --> ( ran  g  u.  { (/)
} )  ->  (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  Fn  y )
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) )  Fn  y
4336, 42jctil 537 . . . . . . 7  |-  ( ( g : ( y 
\  { (/) } ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z )  -> 
( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) ) )
44 fneq1 5660 . . . . . . . . 9  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( f  Fn  y  <->  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  Fn  y ) )
45 fveq1 5856 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( f `  z
)  =  ( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z ) )
4645eleq1d 2529 . . . . . . . . . . 11  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( ( f `  z )  e.  z  <-> 
( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) )
4746imbi2d 316 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  <->  ( z  =/=  (/)  ->  ( ( x  e.  y  |->  ( g `
 x ) ) `
 z )  e.  z ) ) )
4847ralbidv 2896 . . . . . . . . 9  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z )  <->  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  (
( x  e.  y 
|->  ( g `  x
) ) `  z
)  e.  z ) ) )
4944, 48anbi12d 710 . . . . . . . 8  |-  ( f  =  ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  -> 
( ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) )  <->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  (
( x  e.  y 
|->  ( g `  x
) ) `  z
)  e.  z ) ) ) )
5049spcegv 3192 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  e.  _V  ->  ( ( ( x  e.  y  |->  ( g `  x ) )  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( (
x  e.  y  |->  ( g `  x ) ) `  z )  e.  z ) )  ->  E. f ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  (
z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) ) ) )
5122, 43, 50mpsyl 63 . . . . . 6  |-  ( ( g : ( y 
\  { (/) } ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z )  ->  E. f ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) ) )
5251exlimiv 1693 . . . . 5  |-  ( E. g ( g : ( y  \  { (/)
} ) --> U. y  /\  A. z  e.  ( y  \  { (/) } ) ( g `  z )  e.  z )  ->  E. f
( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) ) )
5310, 21, 523syl 20 . . . 4  |-  ( A. xAC  x  =  _V  ->  E. f ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) ) )
5453alrimiv 1690 . . 3  |-  ( A. xAC  x  =  _V  ->  A. y E. f ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  (
f `  z )  e.  z ) ) )
55 dfac4 8492 . . 3  |-  (CHOICE  <->  A. y E. f ( f  Fn  y  /\  A. z  e.  y  ( z  =/=  (/)  ->  ( f `  z )  e.  z ) ) )
5654, 55sylibr 212 . 2  |-  ( A. xAC  x  =  _V  -> CHOICE )
574, 56impbii 188 1  |-  (CHOICE  <->  A. xAC  x  =  _V )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369   A.wal 1372    = wceq 1374   E.wex 1591    e. wcel 1762    =/= wne 2655   A.wral 2807   _Vcvv 3106    \ cdif 3466    u. cun 3467    C_ wss 3469   (/)c0 3778   {csn 4020   U.cuni 4238    |-> cmpt 4498   ran crn 4993    Fn wfn 5574   -->wf 5575   ` cfv 5579  AC wacn 8308  CHOICEwac 8485
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1714  ax-7 1734  ax-8 1764  ax-9 1766  ax-10 1781  ax-11 1786  ax-12 1798  ax-13 1961  ax-ext 2438  ax-rep 4551  ax-sep 4561  ax-nul 4569  ax-pow 4618  ax-pr 4679  ax-un 6567
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1377  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1707  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2446  df-cleq 2452  df-clel 2455  df-nfc 2610  df-ne 2657  df-ral 2812  df-rex 2813  df-reu 2814  df-rmo 2815  df-rab 2816  df-v 3108  df-sbc 3325  df-csb 3429  df-dif 3472  df-un 3474  df-in 3476  df-ss 3483  df-pss 3485  df-nul 3779  df-if 3933  df-pw 4005  df-sn 4021  df-pr 4023  df-tp 4025  df-op 4027  df-uni 4239  df-int 4276  df-iun 4320  df-br 4441  df-opab 4499  df-mpt 4500  df-tr 4534  df-eprel 4784  df-id 4788  df-po 4793  df-so 4794  df-fr 4831  df-se 4832  df-we 4833  df-ord 4874  df-on 4875  df-suc 4877  df-xp 4998  df-rel 4999  df-cnv 5000  df-co 5001  df-dm 5002  df-rn 5003  df-res 5004  df-ima 5005  df-iota 5542  df-fun 5581  df-fn 5582  df-f 5583  df-f1 5584  df-fo 5585  df-f1o 5586  df-fv 5587  df-isom 5588  df-riota 6236  df-ov 6278  df-oprab 6279  df-mpt2 6280  df-1st 6774  df-2nd 6775  df-recs 7032  df-er 7301  df-map 7412  df-en 7507  df-dom 7508  df-card 8309  df-acn 8312  df-ac 8486
This theorem is referenced by:  dfac13  8511
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