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Description: Membership in a union of Cartesian products. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014) (Revised by Mario Carneiro, 1-Jan-2017)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | opeliunxp | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | df-iun | ⊢ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 ( { 𝑥 } × 𝐵 ) = { 𝑦 ∣ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) } | |
| 2 | 1 | eleq2i | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ { 𝑦 ∣ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) } ) |
| 3 | opex | ⊢ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ V | |
| 4 | df-rex | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑥 ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ) ) | |
| 5 | nfv | ⊢ Ⅎ 𝑧 ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ) | |
| 6 | nfs1v | ⊢ Ⅎ 𝑥 [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 | |
| 7 | nfcv | ⊢ Ⅎ 𝑥 { 𝑧 } | |
| 8 | nfcsb1v | ⊢ Ⅎ 𝑥 ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 | |
| 9 | 7 8 | nfxp | ⊢ Ⅎ 𝑥 ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) |
| 10 | 9 | nfcri | ⊢ Ⅎ 𝑥 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) |
| 11 | 6 10 | nfan | ⊢ Ⅎ 𝑥 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) |
| 12 | sbequ12 | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↔ [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ) ) | |
| 13 | sneq | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → { 𝑥 } = { 𝑧 } ) | |
| 14 | csbeq1a | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → 𝐵 = ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) | |
| 15 | 13 14 | xpeq12d | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → ( { 𝑥 } × 𝐵 ) = ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) |
| 16 | 15 | eleq2d | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → ( 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 17 | 12 16 | anbi12d | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ) ↔ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) ) |
| 18 | 5 11 17 | cbvexv1 | ⊢ ( ∃ 𝑥 ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 19 | 4 18 | bitri | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 20 | eleq1 | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑥 , 𝐶 〉 → ( 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ↔ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) | |
| 21 | 20 | anbi2d | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑥 , 𝐶 〉 → ( ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) ) |
| 22 | 21 | exbidv | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑥 , 𝐶 〉 → ( ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) ) |
| 23 | 19 22 | bitrid | ⊢ ( 𝑦 = 〈 𝑥 , 𝐶 〉 → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) ) |
| 24 | 3 23 | elab | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ { 𝑦 ∣ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 𝑦 ∈ ( { 𝑥 } × 𝐵 ) } ↔ ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 25 | opelxp | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) | |
| 26 | 25 | anbi2i | ⊢ ( ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 27 | an12 | ⊢ ( ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) | |
| 28 | velsn | ⊢ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ↔ 𝑥 = 𝑧 ) | |
| 29 | equcom | ⊢ ( 𝑥 = 𝑧 ↔ 𝑧 = 𝑥 ) | |
| 30 | 28 29 | bitri | ⊢ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ↔ 𝑧 = 𝑥 ) |
| 31 | 30 | anbi1i | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ { 𝑧 } ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑧 = 𝑥 ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 32 | 26 27 31 | 3bitri | ⊢ ( ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑧 = 𝑥 ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 33 | 32 | exbii | ⊢ ( ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑧 ( 𝑧 = 𝑥 ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ) |
| 34 | sbequ12r | ⊢ ( 𝑧 = 𝑥 → ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑥 ∈ 𝐴 ) ) | |
| 35 | 14 | equcoms | ⊢ ( 𝑧 = 𝑥 → 𝐵 = ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) |
| 36 | 35 | eqcomd | ⊢ ( 𝑧 = 𝑥 → ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 = 𝐵 ) |
| 37 | 36 | eleq2d | ⊢ ( 𝑧 = 𝑥 → ( 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ↔ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) |
| 38 | 34 37 | anbi12d | ⊢ ( 𝑧 = 𝑥 → ( ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) ) |
| 39 | 38 | equsexvw | ⊢ ( ∃ 𝑧 ( 𝑧 = 𝑥 ∧ ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) |
| 40 | 33 39 | bitri | ⊢ ( ∃ 𝑧 ( [ 𝑧 / 𝑥 ] 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ( { 𝑧 } × ⦋ 𝑧 / 𝑥 ⦌ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) |
| 41 | 2 24 40 | 3bitri | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝐶 〉 ∈ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 ( { 𝑥 } × 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝐶 ∈ 𝐵 ) ) |