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Theorem ustval

Description: The class of all uniform structures for a base X . (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Nov-2017) (Revised by AV, 17-Sep-2021)

Ref Expression
Assertion ustval ( 𝑋 ∈ 𝑉 → ( UnifOn ‘ 𝑋 ) = { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-ust ⊢ UnifOn = ( 𝑥 ∈ V ↦ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ∧ ( 𝑥 × 𝑥 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } )
2 id ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → 𝑥 = 𝑋 )
3 2 sqxpeqd ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( 𝑥 × 𝑥 ) = ( 𝑋 × 𝑋 ) )
4 3 pweqd ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) = 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) )
5 4 sseq2d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ↔ 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ) )
6 3 eleq1d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ( 𝑥 × 𝑥 ) ∈ 𝑢 ↔ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ) )
7 4 raleqdv ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ↔ ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ) )
8 reseq2 ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( I ↾ 𝑥 ) = ( I ↾ 𝑋 ) )
9 8 sseq1d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ↔ ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ) )
10 9 3anbi1d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ↔ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) )
11 7 10 3anbi13d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ↔ ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) )
12 11 ralbidv ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ↔ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) )
13 5 6 12 3anbi123d ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → ( ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ∧ ( 𝑥 × 𝑥 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ↔ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )
14 13 abbidv ⊢ ( 𝑥 = 𝑋 → { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ∧ ( 𝑥 × 𝑥 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑥 × 𝑥 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑥 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } = { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } )
15 elex ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑉 → 𝑋 ∈ V )
16 simp1 ⊢ ( ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) → 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) )
17 16 ss2abi ⊢ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ⊆ { 𝑢 ∣ 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) }
18 df-pw ⊢ 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) = { 𝑢 ∣ 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) }
19 17 18 sseqtrri ⊢ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ⊆ 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 )
20 sqxpexg ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑉 → ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
21 pwexg ⊢ ( ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V → 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
22 pwexg ⊢ ( 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V → 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
23 20 21 22 3syl ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑉 → 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
24 ssexg ⊢ ( ( { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ⊆ 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ 𝒫 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V ) → { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ∈ V )
25 19 23 24 sylancr ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑉 → { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ∈ V )
26 1 14 15 25 fvmptd3 ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝑉 → ( UnifOn ‘ 𝑋 ) = { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣 ∈ 𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣 ⊆ 𝑤 → 𝑤 ∈ 𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑣 ∩ 𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 ∧ ◡ 𝑣 ∈ 𝑢 ∧ ∃ 𝑤 ∈ 𝑢 ( 𝑤 ∘ 𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } )