Theorem axacndlem5 9433

Description: Lemma for the Axiom of Choice with no distinct variable conditions. (New usage is discouraged.) (Contributed by NM, 3-Jan-2002.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 10-Dec-2016.)

Assertion

Ref	Expression
axacndlem5	|- E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) )

Distinct variable group:   z, w

Proof of Theorem axacndlem5

Dummy variable v is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		axacndlem4 9432	. . . 4 |- E. x A. v A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) )
2		nfnae 2318	. . . . . 6 |- F/ x -. A. y y = z
3		nfnae 2318	. . . . . 6 |- F/ x -. A. y y = x
4		nfnae 2318	. . . . . 6 |- F/ x -. A. y y = w
5	2, 3, 4	nf3an 1831	. . . . 5 |- F/ x ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w )
6		nfnae 2318	. . . . . . 7 |- F/ y -. A. y y = z
7		nfnae 2318	. . . . . . 7 |- F/ y -. A. y y = x
8		nfnae 2318	. . . . . . 7 |- F/ y -. A. y y = w
9	6, 7, 8	nf3an 1831	. . . . . 6 |- F/ y ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w )
10		nfnae 2318	. . . . . . . 8 |- F/ z -. A. y y = z
11		nfnae 2318	. . . . . . . 8 |- F/ z -. A. y y = x
12		nfnae 2318	. . . . . . . 8 |- F/ z -. A. y y = w
13	10, 11, 12	nf3an 1831	. . . . . . 7 |- F/ z ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w )
14		nfcvd 2765	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ y v )
15		nfcvf 2788	. . . . . . . . . . . 12 |- ( -. A. y y = z -> F/_ y z )
16	15	3ad2ant1 1082	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ y z )
17	14, 16	nfeld 2773	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y v e. z )
18		nfcvf 2788	. . . . . . . . . . . 12 |- ( -. A. y y = w -> F/_ y w )
19	18	3ad2ant3 1084	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ y w )
20	16, 19	nfeld 2773	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y z e. w )
21	17, 20	nfand 1826	. . . . . . . . 9 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y ( v e. z /\ z e. w ) )
22	5, 21	nfald 2165	. . . . . . . 8 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y A. x ( v e. z /\ z e. w ) )
23		nfnae 2318	. . . . . . . . . 10 |- F/ w -. A. y y = z
24		nfnae 2318	. . . . . . . . . 10 |- F/ w -. A. y y = x
25		nfnae 2318	. . . . . . . . . 10 |- F/ w -. A. y y = w
26	23, 24, 25	nf3an 1831	. . . . . . . . 9 |- F/ w ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w )
27		nfv 1843	. . . . . . . . . 10 |- F/ v ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w )
28	14, 19	nfeld 2773	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y v e. w )
29		nfcvf 2788	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( -. A. y y = x -> F/_ y x )
30	29	3ad2ant2 1083	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ y x )
31	19, 30	nfeld 2773	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y w e. x )
32	28, 31	nfand 1826	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y ( v e. w /\ w e. x ) )
33	21, 32	nfand 1826	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) )
34	26, 33	nfexd 2167	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) )
35	14, 19	nfeqd 2772	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y v = w )
36	34, 35	nfbid 1832	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) )
37	27, 36	nfald 2165	. . . . . . . . 9 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) )
38	26, 37	nfexd 2167	. . . . . . . 8 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) )
39	22, 38	nfimd 1823	. . . . . . 7 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) )
40	13, 39	nfald 2165	. . . . . 6 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ y A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) )
41		nfcvd 2765	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ z v )
42		nfcvf2 2789	. . . . . . . . . . 11 |- ( -. A. y y = z -> F/_ z y )
43	42	3ad2ant1 1082	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ z y )
44	41, 43	nfeqd 2772	. . . . . . . . 9 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ z v = y )
45	13, 44	nfan1 2068	. . . . . . . 8 |- F/ z ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y )
46		nfcvd 2765	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ x v )
47		nfcvf2 2789	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( -. A. y y = x -> F/_ x y )
48	47	3ad2ant2 1083	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ x y )
49	46, 48	nfeqd 2772	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ x v = y )
50	5, 49	nfan1 2068	. . . . . . . . . 10 |- F/ x ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y )
51		simpr 477	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> v = y )
52	51	eleq1d 2686	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( v e. z <-> y e. z ) )
53	52	anbi1d 741	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( ( v e. z /\ z e. w ) <-> ( y e. z /\ z e. w ) ) )
54	50, 53	albid 2090	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) <-> A. x ( y e. z /\ z e. w ) ) )
55		nfcvd 2765	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ w v )
56		nfcvf2 2789	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( -. A. y y = w -> F/_ w y )
57	56	3ad2ant3 1084	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/_ w y )
58	55, 57	nfeqd 2772	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> F/ w v = y )
59	26, 58	nfan1 2068	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- F/ w ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y )
60	51	eleq1d 2686	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( v e. w <-> y e. w ) )
61	60	anbi1d 741	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( ( v e. w /\ w e. x ) <-> ( y e. w /\ w e. x ) ) )
62	53, 61	anbi12d 747	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) ) )
63	59, 62	exbid 2091	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) ) )
64	51	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( v = w <-> y = w ) )
65	63, 64	bibi12d 335	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) <-> ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
66	65	ex 450	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( v = y -> ( ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) <-> ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) )
67	9, 36, 66	cbvald 2277	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) <-> A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
68	26, 67	exbid 2091	. . . . . . . . . 10 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) <-> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
69	68	adantr 481	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) <-> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
70	54, 69	imbi12d 334	. . . . . . . 8 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) <-> ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) )
71	45, 70	albid 2090	. . . . . . 7 |- ( ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) /\ v = y ) -> ( A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) <-> A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) )
72	71	ex 450	. . . . . 6 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( v = y -> ( A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) <-> A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) ) )
73	9, 40, 72	cbvald 2277	. . . . 5 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( A. v A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) <-> A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) )
74	5, 73	exbid 2091	. . . 4 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> ( E. x A. v A. z ( A. x ( v e. z /\ z e. w ) -> E. w A. v ( E. w ( ( v e. z /\ z e. w ) /\ ( v e. w /\ w e. x ) ) <-> v = w ) ) <-> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) )
75	1, 74	mpbii 223	. . 3 |- ( ( -. A. y y = z /\ -. A. y y = x /\ -. A. y y = w ) -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
76	75	3exp 1264	. 2 |- ( -. A. y y = z -> ( -. A. y y = x -> ( -. A. y y = w -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) ) ) )
77		axacndlem3 9431	. 2 |- ( A. y y = z -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
78		axacndlem1 9429	. . 3 |- ( A. x x = y -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
79	78	aecoms 2312	. 2 |- ( A. y y = x -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
80		nfae 2316	. . . . 5 |- F/ z A. y y = w
81		en2lp 8510	. . . . . . . . 9 |- -. ( y e. z /\ z e. y )
82		elequ2 2004	. . . . . . . . . 10 |- ( y = w -> ( z e. y <-> z e. w ) )
83	82	anbi2d 740	. . . . . . . . 9 |- ( y = w -> ( ( y e. z /\ z e. y ) <-> ( y e. z /\ z e. w ) ) )
84	81, 83	mtbii 316	. . . . . . . 8 |- ( y = w -> -. ( y e. z /\ z e. w ) )
85	84	sps 2055	. . . . . . 7 |- ( A. y y = w -> -. ( y e. z /\ z e. w ) )
86	85	pm2.21d 118	. . . . . 6 |- ( A. y y = w -> ( ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
87	86	spsd 2057	. . . . 5 |- ( A. y y = w -> ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
88	80, 87	alrimi 2082	. . . 4 |- ( A. y y = w -> A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
89	88	axc4i 2131	. . 3 |- ( A. y y = w -> A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
90		19.8a 2052	. . 3 |- ( A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
91	89, 90	syl 17	. 2 |- ( A. y y = w -> E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) ) )
92	76, 77, 79, 91	pm2.61iii 179	1 |- E. x A. y A. z ( A. x ( y e. z /\ z e. w ) -> E. w A. y ( E. w ( ( y e. z /\ z e. w ) /\ ( y e. w /\ w e. x ) ) <-> y = w ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   <-> wb 196   /\ wa 384   /\ w3a 1037   A.wal 1481   E.wex 1704   F/_wnfc 2751

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pr 4906  ax-reg 8497  ax-ac 9281

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-ral 2917  df-rex 2918  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-nul 3916  df-if 4087  df-sn 4178  df-pr 4180  df-op 4184  df-br 4654  df-opab 4713  df-eprel 5029  df-fr 5073

This theorem is referenced by:  axacnd  9434