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Theorem dfac21 27253
Description: Tychonoff's theorem is a choice equivalent. Definition AC21 of Schechter p. 461. (Contributed by Stefan O'Rear, 22-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 27-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
dfac21  |-  (CHOICE  <->  A. f
( f : dom  f
--> Comp  ->  ( Xt_ `  f )  e.  Comp ) )

Proof of Theorem dfac21
Dummy variables  g 
y  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vex 2968 . . . . . . 7  |-  f  e. 
_V
21dmex 5167 . . . . . 6  |-  dom  f  e.  _V
32a1i 11 . . . . 5  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  dom  f  e. 
_V )
4 simpr 449 . . . . 5  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  f : dom  f --> Comp )
5 fvex 5773 . . . . . . . 8  |-  ( Xt_ `  f )  e.  _V
65uniex 4740 . . . . . . 7  |-  U. ( Xt_ `  f )  e. 
_V
7 acufl 17987 . . . . . . . 8  |-  (CHOICE  -> UFL  =  _V )
87adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  -> UFL  =  _V )
96, 8syl5eleqr 2530 . . . . . 6  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  U. ( Xt_ `  f )  e. UFL )
10 simpl 445 . . . . . . . 8  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  -> CHOICE )
11 dfac10 8055 . . . . . . . 8  |-  (CHOICE  <->  dom  card  =  _V )
1210, 11sylib 190 . . . . . . 7  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  dom  card  =  _V )
136, 12syl5eleqr 2530 . . . . . 6  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  U. ( Xt_ `  f )  e. 
dom  card )
14 elin 3519 . . . . . 6  |-  ( U. ( Xt_ `  f )  e.  (UFL  i^i  dom  card )  <->  ( U. ( Xt_ `  f )  e. UFL  /\  U. ( Xt_ `  f
)  e.  dom  card ) )
159, 13, 14sylanbrc 647 . . . . 5  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  U. ( Xt_ `  f )  e.  (UFL  i^i  dom  card )
)
16 eqid 2443 . . . . . 6  |-  ( Xt_ `  f )  =  (
Xt_ `  f )
17 eqid 2443 . . . . . 6  |-  U. ( Xt_ `  f )  = 
U. ( Xt_ `  f
)
1816, 17ptcmpg 18126 . . . . 5  |-  ( ( dom  f  e.  _V  /\  f : dom  f --> Comp  /\  U. ( Xt_ `  f )  e.  (UFL 
i^i  dom  card ) )  -> 
( Xt_ `  f )  e.  Comp )
193, 4, 15, 18syl3anc 1185 . . . 4  |-  ( (CHOICE  /\  f : dom  f --> Comp )  ->  ( Xt_ `  f )  e.  Comp )
2019ex 425 . . 3  |-  (CHOICE  ->  (
f : dom  f --> Comp  ->  ( Xt_ `  f
)  e.  Comp )
)
2120alrimiv 1643 . 2  |-  (CHOICE  ->  A. f
( f : dom  f
--> Comp  ->  ( Xt_ `  f )  e.  Comp ) )
22 fvex 5773 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g `
 y )  e. 
_V
23 kelac2lem 27251 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g `  y )  e.  _V  ->  ( topGen `
 { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } )  e.  Comp )
2422, 23mp1i 12 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  y  e.  dom  g )  ->  ( topGen `
 { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } )  e.  Comp )
25 eqid 2443 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  dom  g  |->  (
topGen `  { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) )  =  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) )
2624, 25fmptd 5929 . . . . . . . . 9  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) : dom  g --> Comp )
27 ffdm 5640 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) : dom  g --> Comp  ->  ( ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) : dom  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) --> Comp  /\  dom  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  C_  dom  g ) )
2826, 27syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  (
( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) : dom  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) --> Comp  /\  dom  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  C_  dom  g ) )
2928simpld 447 . . . . . . 7  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) : dom  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) --> Comp )
30 vex 2968 . . . . . . . . . 10  |-  g  e. 
_V
3130dmex 5167 . . . . . . . . 9  |-  dom  g  e.  _V
3231mptex 6002 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  dom  g  |->  (
topGen `  { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) )  e. 
_V
33 id 21 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) )
34 dmeq 5105 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  dom  f  =  dom  ( y  e.  dom  g  |->  (
topGen `  { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )
3533, 34feq12d 5617 . . . . . . . . 9  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  (
f : dom  f --> Comp  <-> 
( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) : dom  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) --> Comp ) )
36 fveq2 5763 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  ( Xt_ `  f )  =  ( Xt_ `  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) ) )
3736eleq1d 2509 . . . . . . . . 9  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  (
( Xt_ `  f )  e.  Comp  <->  ( Xt_ `  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )  e.  Comp ) )
3835, 37imbi12d 313 . . . . . . . 8  |-  ( f  =  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) )  ->  (
( f : dom  f
--> Comp  ->  ( Xt_ `  f )  e.  Comp ) 
<->  ( ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) : dom  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) --> Comp  ->  ( Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) )  e.  Comp ) ) )
3932, 38spcv 3051 . . . . . . 7  |-  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  ->  (
( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) : dom  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) --> Comp 
->  ( Xt_ `  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )  e.  Comp ) )
4029, 39syl5com 29 . . . . . 6  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  ->  ( Xt_ `  ( y  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) )  e. 
Comp ) )
41 fvex 5773 . . . . . . . . 9  |-  ( g `
 x )  e. 
_V
4241a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g
)  /\  ( Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) )  e.  Comp )  /\  x  e.  dom  g )  ->  (
g `  x )  e.  _V )
43 df-nel 2609 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (/)  e/ 
ran  g  <->  -.  (/)  e.  ran  g )
4443biimpi 188 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (/)  e/ 
ran  g  ->  -.  (/) 
e.  ran  g )
4544ad2antlr 709 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  x  e.  dom  g )  ->  -.  (/) 
e.  ran  g )
46 fvelrn 5902 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Fun  g  /\  x  e.  dom  g )  -> 
( g `  x
)  e.  ran  g
)
4746adantlr 697 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  x  e.  dom  g )  ->  (
g `  x )  e.  ran  g )
48 eleq1 2503 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g `  x )  =  (/)  ->  ( ( g `  x )  e.  ran  g  <->  (/)  e.  ran  g ) )
4947, 48syl5ibcom 213 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  x  e.  dom  g )  ->  (
( g `  x
)  =  (/)  ->  (/)  e.  ran  g ) )
5049necon3bd 2645 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  x  e.  dom  g )  ->  ( -.  (/)  e.  ran  g  ->  ( g `  x
)  =/=  (/) ) )
5145, 50mpd 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  x  e.  dom  g )  ->  (
g `  x )  =/=  (/) )
5251adantlr 697 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g
)  /\  ( Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) )  e.  Comp )  /\  x  e.  dom  g )  ->  (
g `  x )  =/=  (/) )
53 fveq2 5763 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  x  ->  (
g `  y )  =  ( g `  x ) )
5453unieqd 4055 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( y  =  x  ->  U. (
g `  y )  =  U. ( g `  x ) )
5554pweqd 3833 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( y  =  x  ->  ~P U. ( g `  y
)  =  ~P U. ( g `  x
) )
5655sneqd 3856 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  x  ->  { ~P U. ( g `  y
) }  =  { ~P U. ( g `  x ) } )
5753, 56preq12d 3920 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  x  ->  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y
) } }  =  { ( g `  x ) ,  { ~P U. ( g `  x ) } }
)
5857fveq2d 5767 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  =  x  ->  ( topGen `
 { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } )  =  (
topGen `  { ( g `
 x ) ,  { ~P U. (
g `  x ) } } ) )
5958cbvmptv 4331 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  dom  g  |->  (
topGen `  { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) )  =  ( x  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  x
) ,  { ~P U. ( g `  x
) } } ) )
6059fveq2i 5766 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  {
( g `  y
) ,  { ~P U. ( g `  y
) } } ) ) )  =  (
Xt_ `  ( x  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  x ) ,  { ~P U. ( g `  x ) } }
) ) )
6160eleq1i 2506 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) )  e. 
Comp 
<->  ( Xt_ `  (
x  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  x ) ,  { ~P U. (
g `  x ) } } ) ) )  e.  Comp )
6261biimpi 188 . . . . . . . . 9  |-  ( (
Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  y ) ,  { ~P U. ( g `  y ) } }
) ) )  e. 
Comp  ->  ( Xt_ `  (
x  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  x ) ,  { ~P U. (
g `  x ) } } ) ) )  e.  Comp )
6362adantl 454 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  ( Xt_ `  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )  e.  Comp )  ->  ( Xt_ `  ( x  e. 
dom  g  |->  ( topGen `  { ( g `  x ) ,  { ~P U. ( g `  x ) } }
) ) )  e. 
Comp )
6442, 52, 63kelac2 27252 . . . . . . 7  |-  ( ( ( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  /\  ( Xt_ `  (
y  e.  dom  g  |->  ( topGen `  { (
g `  y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )  e.  Comp )  ->  X_ x  e.  dom  g ( g `
 x )  =/=  (/) )
6564ex 425 . . . . . 6  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  (
( Xt_ `  ( y  e.  dom  g  |->  (
topGen `  { ( g `
 y ) ,  { ~P U. (
g `  y ) } } ) ) )  e.  Comp  ->  X_ x  e.  dom  g ( g `
 x )  =/=  (/) ) )
6640, 65syld 43 . . . . 5  |-  ( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g )  ->  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  ->  X_ x  e.  dom  g ( g `
 x )  =/=  (/) ) )
6766com12 30 . . . 4  |-  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  ->  (
( Fun  g  /\  (/) 
e/  ran  g )  -> 
X_ x  e.  dom  g ( g `  x )  =/=  (/) ) )
6867alrimiv 1643 . . 3  |-  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  ->  A. g
( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g
)  ->  X_ x  e. 
dom  g ( g `
 x )  =/=  (/) ) )
69 dfac9 8054 . . 3  |-  (CHOICE  <->  A. g
( ( Fun  g  /\  (/)  e/  ran  g
)  ->  X_ x  e. 
dom  g ( g `
 x )  =/=  (/) ) )
7068, 69sylibr 205 . 2  |-  ( A. f ( f : dom  f --> Comp  ->  (
Xt_ `  f )  e.  Comp )  -> CHOICE )
7121, 70impbii 182 1  |-  (CHOICE  <->  A. f
( f : dom  f
--> Comp  ->  ( Xt_ `  f )  e.  Comp ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360   A.wal 1550    = wceq 1654    e. wcel 1728    =/= wne 2606    e/ wnel 2607   _Vcvv 2965    i^i cin 3308    C_ wss 3309   (/)c0 3616   ~Pcpw 3828   {csn 3843   {cpr 3844   U.cuni 4044    e. cmpt 4297   dom cdm 4913   ran crn 4914   Fun wfun 5483   -->wf 5485   ` cfv 5489   X_cixp 7099   cardccrd 7860  CHOICEwac 8034   topGenctg 13703   Xt_cpt 13704   Compccmp 17487  UFLcufl 17970
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1628  ax-9 1669  ax-8 1690  ax-13 1730  ax-14 1732  ax-6 1747  ax-7 1752  ax-11 1764  ax-12 1954  ax-ext 2424  ax-rep 4351  ax-sep 4361  ax-nul 4369  ax-pow 4412  ax-pr 4438  ax-un 4736
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1661  df-eu 2292  df-mo 2293  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2568  df-ne 2608  df-nel 2609  df-ral 2717  df-rex 2718  df-reu 2719  df-rmo 2720  df-rab 2721  df-v 2967  df-sbc 3171  df-csb 3271  df-dif 3312  df-un 3314  df-in 3316  df-ss 3323  df-pss 3325  df-nul 3617  df-if 3768  df-pw 3830  df-sn 3849  df-pr 3850  df-tp 3851  df-op 3852  df-uni 4045  df-int 4080  df-iun 4124  df-iin 4125  df-br 4244  df-opab 4298  df-mpt 4299  df-tr 4334  df-eprel 4529  df-id 4533  df-po 4538  df-so 4539  df-fr 4576  df-se 4577  df-we 4578  df-ord 4619  df-on 4620  df-lim 4621  df-suc 4622  df-om 4881  df-xp 4919  df-rel 4920  df-cnv 4921  df-co 4922  df-dm 4923  df-rn 4924  df-res 4925  df-ima 4926  df-iota 5453  df-fun 5491  df-fn 5492  df-f 5493  df-f1 5494  df-fo 5495  df-f1o 5496  df-fv 5497  df-isom 5498  df-ov 6120  df-oprab 6121  df-mpt2 6122  df-1st 6385  df-2nd 6386  df-rpss 6558  df-riota 6585  df-recs 6669  df-rdg 6704  df-1o 6760  df-2o 6761  df-oadd 6764  df-omul 6765  df-er 6941  df-map 7056  df-ixp 7100  df-en 7146  df-dom 7147  df-sdom 7148  df-fin 7149  df-fi 7452  df-wdom 7563  df-card 7864  df-acn 7867  df-ac 8035  df-cda 8086  df-topgen 13705  df-pt 13706  df-fbas 16737  df-fg 16738  df-top 17001  df-bases 17003  df-topon 17004  df-cld 17121  df-ntr 17122  df-cls 17123  df-nei 17200  df-cmp 17488  df-fil 17916  df-ufil 17971  df-ufl 17972  df-flim 18009  df-fcls 18011
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