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Description: Membership in an intersection with a Cartesian product. (Contributed by Peter Mazsa, 9-Sep-2022)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | elinxp | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | relinxp | ⊢ Rel ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) | |
| 2 | elrel | ⊢ ( ( Rel ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ∧ 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ) | |
| 3 | 1 2 | mpan | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ) |
| 4 | eleq1 | ⊢ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ↔ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) | |
| 5 | 4 | biimpd | ⊢ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) |
| 6 | opelinxp | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) | |
| 7 | 6 | biimpi | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) |
| 8 | 5 7 | syl6com | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) |
| 9 | 8 | ancld | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) ) |
| 10 | an12 | ⊢ ( ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) | |
| 11 | 9 10 | imbitrdi | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) ) |
| 12 | 11 | 2eximdv | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ( ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) ) |
| 13 | 3 12 | mpd | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) |
| 14 | r2ex | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ↔ ∃ 𝑥 ∃ 𝑦 ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) ) | |
| 15 | 13 14 | sylibr | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) |
| 16 | 6 | simplbi2 | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 → 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) |
| 17 | 4 | biimprd | ⊢ ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) → 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) |
| 18 | 16 17 | syl9 | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 → ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 → 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) ) |
| 19 | 18 | impd | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) → 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) ) |
| 20 | 19 | rexlimivv | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) → 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) |
| 21 | 15 20 | impbii | ⊢ ( 𝐶 ∈ ( 𝑅 ∩ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝐶 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ 𝑅 ) ) |