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Description: Prove existential uniqueness for an ordered triple. (Contributed by Mario Carneiro, 20-May-2015)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | euotd.1 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈 ) | |
| euotd.2 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉 ) | ||
| euotd.3 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑊 ) | ||
| euotd.4 | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝜓 ↔ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) ) | ||
| Assertion | euotd | ⊢ ( 𝜑 → ∃! 𝑥 ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | euotd.1 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈 ) | |
| 2 | euotd.2 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉 ) | |
| 3 | euotd.3 | ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑊 ) | |
| 4 | euotd.4 | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝜓 ↔ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) ) | |
| 5 | 4 | biimpa | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝜓 ) → ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) |
| 6 | vex | ⊢ 𝑎 ∈ V | |
| 7 | vex | ⊢ 𝑏 ∈ V | |
| 8 | vex | ⊢ 𝑐 ∈ V | |
| 9 | 6 7 8 | otth | ⊢ ( 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ↔ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) |
| 10 | 5 9 | sylibr | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝜓 ) → 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) |
| 11 | 10 | eqeq2d | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝜓 ) → ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 12 | 11 | biimpd | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝜓 ) → ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 → 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 13 | 12 | impancom | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ) → ( 𝜓 → 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 14 | 13 | expimpd | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) → 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 15 | 14 | exlimdv | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) → 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 16 | 15 | exlimdvv | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) → 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 17 | tru | ⊢ ⊤ | |
| 18 | 2 | adantr | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 = 𝐴 ) → 𝐵 ∈ 𝑉 ) |
| 19 | 3 | ad2antrr | ⊢ ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 = 𝐴 ) ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → 𝐶 ∈ 𝑊 ) |
| 20 | simpr | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) | |
| 21 | 20 9 | sylibr | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) |
| 22 | 21 | eqcomd | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ) |
| 23 | 4 | biimpar | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → 𝜓 ) |
| 24 | 22 23 | jca | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 25 | trud | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → ⊤ ) | |
| 26 | 24 25 | 2thd | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎 = 𝐴 ∧ 𝑏 = 𝐵 ∧ 𝑐 = 𝐶 ) ) → ( ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ⊤ ) ) |
| 27 | 26 | 3anassrs | ⊢ ( ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 = 𝐴 ) ∧ 𝑏 = 𝐵 ) ∧ 𝑐 = 𝐶 ) → ( ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ⊤ ) ) |
| 28 | 19 27 | sbcied | ⊢ ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 = 𝐴 ) ∧ 𝑏 = 𝐵 ) → ( [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ⊤ ) ) |
| 29 | 18 28 | sbcied | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 = 𝐴 ) → ( [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ⊤ ) ) |
| 30 | 1 29 | sbcied | ⊢ ( 𝜑 → ( [ 𝐴 / 𝑎 ] [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ⊤ ) ) |
| 31 | 17 30 | mpbiri | ⊢ ( 𝜑 → [ 𝐴 / 𝑎 ] [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 32 | 31 | spesbcd | ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑎 [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 33 | nfcv | ⊢ Ⅎ 𝑏 𝐵 | |
| 34 | nfsbc1v | ⊢ Ⅎ 𝑏 [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) | |
| 35 | 34 | nfex | ⊢ Ⅎ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) |
| 36 | sbceq1a | ⊢ ( 𝑏 = 𝐵 → ( [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) | |
| 37 | 36 | exbidv | ⊢ ( 𝑏 = 𝐵 → ( ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ∃ 𝑎 [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 38 | 33 35 37 | spcegf | ⊢ ( 𝐵 ∈ 𝑉 → ( ∃ 𝑎 [ 𝐵 / 𝑏 ] [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) → ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 39 | 2 32 38 | sylc | ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 40 | nfcv | ⊢ Ⅎ 𝑐 𝐶 | |
| 41 | nfsbc1v | ⊢ Ⅎ 𝑐 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) | |
| 42 | 41 | nfex | ⊢ Ⅎ 𝑐 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) |
| 43 | 42 | nfex | ⊢ Ⅎ 𝑐 ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) |
| 44 | sbceq1a | ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) | |
| 45 | 44 | 2exbidv | ⊢ ( 𝑐 = 𝐶 → ( ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 46 | 40 43 45 | spcegf | ⊢ ( 𝐶 ∈ 𝑊 → ( ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 [ 𝐶 / 𝑐 ] ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) → ∃ 𝑐 ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 47 | 3 39 46 | sylc | ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑐 ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 48 | excom13 | ⊢ ( ∃ 𝑐 ∃ 𝑏 ∃ 𝑎 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) | |
| 49 | 47 48 | sylib | ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |
| 50 | eqeq1 | ⊢ ( 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ↔ 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ) ) | |
| 51 | 50 | anbi1d | ⊢ ( 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 52 | 51 | 3exbidv | ⊢ ( 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 53 | 49 52 | syl5ibrcom | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) ) |
| 54 | 16 53 | impbid | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 55 | 54 | alrimiv | ⊢ ( 𝜑 → ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) |
| 56 | otex | ⊢ 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ∈ V | |
| 57 | eqeq2 | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( 𝑥 = 𝑦 ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) | |
| 58 | 57 | bibi2d | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 𝑦 ) ↔ ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) ) |
| 59 | 58 | albidv | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 → ( ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 𝑦 ) ↔ ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) ) ) |
| 60 | 56 59 | spcev | ⊢ ( ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 〈 𝐴 , 𝐵 , 𝐶 〉 ) → ∃ 𝑦 ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 𝑦 ) ) |
| 61 | 55 60 | syl | ⊢ ( 𝜑 → ∃ 𝑦 ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 𝑦 ) ) |
| 62 | eu6 | ⊢ ( ∃! 𝑥 ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ ∃ 𝑦 ∀ 𝑥 ( ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ↔ 𝑥 = 𝑦 ) ) | |
| 63 | 61 62 | sylibr | ⊢ ( 𝜑 → ∃! 𝑥 ∃ 𝑎 ∃ 𝑏 ∃ 𝑐 ( 𝑥 = 〈 𝑎 , 𝑏 , 𝑐 〉 ∧ 𝜓 ) ) |