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Description: The property of a uniquely specified ordered pair. The proof uses properties of the iota description binder. (Contributed by Mario Carneiro, 21-May-2015)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | opiota.1 | ⊢ 𝐼 = ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) | |
| opiota.2 | ⊢ 𝑋 = ( 1st ‘ 𝐼 ) | ||
| opiota.3 | ⊢ 𝑌 = ( 2nd ‘ 𝐼 ) | ||
| opiota.4 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐶 → ( 𝜑 ↔ 𝜓 ) ) | ||
| opiota.5 | ⊢ ( 𝑦 = 𝐷 → ( 𝜓 ↔ 𝜒 ) ) | ||
| Assertion | opiota | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ∧ 𝜒 ) ↔ ( 𝐶 = 𝑋 ∧ 𝐷 = 𝑌 ) ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | opiota.1 | ⊢ 𝐼 = ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) | |
| 2 | opiota.2 | ⊢ 𝑋 = ( 1st ‘ 𝐼 ) | |
| 3 | opiota.3 | ⊢ 𝑌 = ( 2nd ‘ 𝐼 ) | |
| 4 | opiota.4 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐶 → ( 𝜑 ↔ 𝜓 ) ) | |
| 5 | opiota.5 | ⊢ ( 𝑦 = 𝐷 → ( 𝜓 ↔ 𝜒 ) ) | |
| 6 | 4 5 | ceqsrex2v | ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ↔ 𝜒 ) ) |
| 7 | 6 | bicomd | ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) → ( 𝜒 ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ) ) |
| 8 | opex | ⊢ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ∈ V | |
| 9 | 8 | a1i | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ∈ V ) |
| 10 | id | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) | |
| 11 | eqeq1 | ⊢ ( 𝑧 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 → ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ) ) | |
| 12 | eqcom | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ↔ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) | |
| 13 | vex | ⊢ 𝑥 ∈ V | |
| 14 | vex | ⊢ 𝑦 ∈ V | |
| 15 | 13 14 | opth | ⊢ ( 〈 𝑥 , 𝑦 〉 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ↔ ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ) |
| 16 | 12 15 | bitri | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ↔ ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ) |
| 17 | 11 16 | bitrdi | ⊢ ( 𝑧 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 → ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ↔ ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ) ) |
| 18 | 17 | anbi1d | ⊢ ( 𝑧 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 → ( ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ↔ ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ) ) |
| 19 | 18 | 2rexbidv | ⊢ ( 𝑧 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ) ) |
| 20 | 19 | adantl | ⊢ ( ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ∧ 𝑧 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ) ) |
| 21 | nfeu1 | ⊢ Ⅎ 𝑧 ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) | |
| 22 | nfvd | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → Ⅎ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ) | |
| 23 | nfcvd | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → Ⅎ 𝑧 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) | |
| 24 | 9 10 20 21 22 23 | iota2df | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ↔ ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) ) |
| 25 | eqcom | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ↔ 𝐼 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) | |
| 26 | 1 | eqeq1i | ⊢ ( 𝐼 = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ↔ ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) |
| 27 | 25 26 | bitri | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ↔ ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) = 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ) |
| 28 | 24 27 | bitr4di | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( ( 𝑥 = 𝐶 ∧ 𝑦 = 𝐷 ) ∧ 𝜑 ) ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ) ) |
| 29 | 7 28 | sylan9bbr | ⊢ ( ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ∧ ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝜒 ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ) ) |
| 30 | 29 | pm5.32da | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝜒 ) ↔ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ) ) ) |
| 31 | opelxpi | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) | |
| 32 | simpl | ⊢ ( ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ) | |
| 33 | 32 | eleq1d | ⊢ ( ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ↔ 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) |
| 34 | 31 33 | syl5ibrcom | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) |
| 35 | 34 | rexlimivv | ⊢ ( ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 𝑧 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) |
| 36 | 35 | abssi | ⊢ { 𝑧 ∣ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) } ⊆ ( 𝐴 × 𝐵 ) |
| 37 | iotacl | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) ∈ { 𝑧 ∣ ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) } ) | |
| 38 | 36 37 | sselid | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ℩ 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) ) ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) |
| 39 | 1 38 | eqeltrid | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 𝐼 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) |
| 40 | opelxp | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ↔ ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ) | |
| 41 | eleq1 | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 → ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ↔ 𝐼 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) | |
| 42 | 40 41 | bitr3id | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ↔ 𝐼 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) ) ) |
| 43 | 39 42 | syl5ibrcom | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 → ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ) ) |
| 44 | 43 | pm4.71rd | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ↔ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ∧ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ) ) ) |
| 45 | 1st2nd2 | ⊢ ( 𝐼 ∈ ( 𝐴 × 𝐵 ) → 𝐼 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ) | |
| 46 | 39 45 | syl | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → 𝐼 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ) |
| 47 | 46 | eqeq2d | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 𝐼 ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ) ) |
| 48 | 30 44 47 | 3bitr2d | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝜒 ) ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ) ) |
| 49 | df-3an | ⊢ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ∧ 𝜒 ) ↔ ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝜒 ) ) | |
| 50 | 2 | eqeq2i | ⊢ ( 𝐶 = 𝑋 ↔ 𝐶 = ( 1st ‘ 𝐼 ) ) |
| 51 | 3 | eqeq2i | ⊢ ( 𝐷 = 𝑌 ↔ 𝐷 = ( 2nd ‘ 𝐼 ) ) |
| 52 | 50 51 | anbi12i | ⊢ ( ( 𝐶 = 𝑋 ∧ 𝐷 = 𝑌 ) ↔ ( 𝐶 = ( 1st ‘ 𝐼 ) ∧ 𝐷 = ( 2nd ‘ 𝐼 ) ) ) |
| 53 | fvex | ⊢ ( 1st ‘ 𝐼 ) ∈ V | |
| 54 | fvex | ⊢ ( 2nd ‘ 𝐼 ) ∈ V | |
| 55 | 53 54 | opth2 | ⊢ ( 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ↔ ( 𝐶 = ( 1st ‘ 𝐼 ) ∧ 𝐷 = ( 2nd ‘ 𝐼 ) ) ) |
| 56 | 52 55 | bitr4i | ⊢ ( ( 𝐶 = 𝑋 ∧ 𝐷 = 𝑌 ) ↔ 〈 𝐶 , 𝐷 〉 = 〈 ( 1st ‘ 𝐼 ) , ( 2nd ‘ 𝐼 ) 〉 ) |
| 57 | 48 49 56 | 3bitr4g | ⊢ ( ∃! 𝑧 ∃ 𝑥 ∈ 𝐴 ∃ 𝑦 ∈ 𝐵 ( 𝑧 = 〈 𝑥 , 𝑦 〉 ∧ 𝜑 ) → ( ( 𝐶 ∈ 𝐴 ∧ 𝐷 ∈ 𝐵 ∧ 𝜒 ) ↔ ( 𝐶 = 𝑋 ∧ 𝐷 = 𝑌 ) ) ) |