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Theorem 2nreu

Description: If there are two different sets fulfilling a wff (by implicit substitution), then there is no unique set fulfilling the wff. (Contributed by AV, 20-Jun-2023)

Ref Expression
Hypotheses 2nreu.a ⊢ x = A → φ ↔ ψ
2nreu.b ⊢ x = B → φ ↔ χ
Assertion 2nreu ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B → ψ ∧ χ → ¬ ∃! x ∈ X φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2nreu.a ⊢ x = A → φ ↔ ψ
2 2nreu.b ⊢ x = B → φ ↔ χ
3 simpl1 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → A ∈ X
4 simpl2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → B ∈ X
5 simprl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ψ
6 2 sbcieg ⊢ B ∈ X → [˙B / x]˙ φ ↔ χ
7 6 3ad2ant2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B → [˙B / x]˙ φ ↔ χ
8 7 biimprd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B → χ → [˙B / x]˙ φ
9 8 adantld ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B → ψ ∧ χ → [˙B / x]˙ φ
10 9 imp ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → [˙B / x]˙ φ
11 5 10 jca ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ψ ∧ [˙B / x]˙ φ
12 simpl3 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → A ≠ B
13 simp1 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → A ∈ X
14 simp2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → B ∈ X
15 simp3 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B
16 sbcan ⊢ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ [˙A / x]˙ x ≠ y
17 sbcan ⊢ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ↔ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ y x φ
18 1 sbcieg ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ φ ↔ ψ
19 nfs1v ⊢ Ⅎ x y x φ
20 19 sbcgf ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ y x φ ↔ y x φ
21 18 20 anbi12d ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ y x φ ↔ ψ ∧ y x φ
22 17 21 bitrid ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ↔ ψ ∧ y x φ
23 sbcne12 ⊢ [˙A / x]˙ x ≠ y ↔ ⦋ A / x⦌ x ≠ ⦋ A / x⦌ y
24 csbvarg ⊢ A ∈ X → ⦋ A / x⦌ x = A
25 csbconstg ⊢ A ∈ X → ⦋ A / x⦌ y = y
26 24 25 neeq12d ⊢ A ∈ X → ⦋ A / x⦌ x ≠ ⦋ A / x⦌ y ↔ A ≠ y
27 23 26 bitrid ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ x ≠ y ↔ A ≠ y
28 22 27 anbi12d ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ [˙A / x]˙ x ≠ y ↔ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y
29 16 28 bitrid ⊢ A ∈ X → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y
30 29 3ad2ant1 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y
31 30 sbcbidv ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y
32 sbcan ⊢ [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y ↔ [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ∧ [˙B / y]˙ A ≠ y
33 sbcan ⊢ [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ↔ [˙B / y]˙ ψ ∧ [˙B / y]˙ y x φ
34 sbcg ⊢ B ∈ X → [˙B / y]˙ ψ ↔ ψ
35 sbsbc ⊢ y x φ ↔ [˙y / x]˙ φ
36 35 sbcbii ⊢ [˙B / y]˙ y x φ ↔ [˙B / y]˙ [˙y / x]˙ φ
37 sbccow ⊢ [˙B / y]˙ [˙y / x]˙ φ ↔ [˙B / x]˙ φ
38 37 a1i ⊢ B ∈ X → [˙B / y]˙ [˙y / x]˙ φ ↔ [˙B / x]˙ φ
39 36 38 bitrid ⊢ B ∈ X → [˙B / y]˙ y x φ ↔ [˙B / x]˙ φ
40 34 39 anbi12d ⊢ B ∈ X → [˙B / y]˙ ψ ∧ [˙B / y]˙ y x φ ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ
41 40 3ad2ant2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ ψ ∧ [˙B / y]˙ y x φ ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ
42 33 41 bitrid ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ
43 sbcne12 ⊢ [˙B / y]˙ A ≠ y ↔ ⦋ B / y⦌ A ≠ ⦋ B / y⦌ y
44 csbconstg ⊢ B ∈ X → ⦋ B / y⦌ A = A
45 csbvarg ⊢ B ∈ X → ⦋ B / y⦌ y = B
46 44 45 neeq12d ⊢ B ∈ X → ⦋ B / y⦌ A ≠ ⦋ B / y⦌ y ↔ A ≠ B
47 46 3ad2ant2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → ⦋ B / y⦌ A ≠ ⦋ B / y⦌ y ↔ A ≠ B
48 43 47 bitrid ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ A ≠ y ↔ A ≠ B
49 42 48 anbi12d ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ∧ [˙B / y]˙ A ≠ y ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B
50 32 49 bitrid ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ ψ ∧ y x φ ∧ A ≠ y ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B
51 31 50 bitrd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B
52 15 51 mpbird ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙B / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
53 rspesbca ⊢ B ∈ X ∧ [˙B / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y → ∃ y ∈ X [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
54 14 52 53 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → ∃ y ∈ X [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
55 sbcrex ⊢ [˙A / x]˙ ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y ↔ ∃ y ∈ X [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
56 54 55 sylibr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → [˙A / x]˙ ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
57 rspesbca ⊢ A ∈ X ∧ [˙A / x]˙ ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
58 13 56 57 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ ψ ∧ [˙B / x]˙ φ ∧ A ≠ B → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
59 3 4 11 12 58 syl112anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
60 pm4.61 ⊢ ¬ φ ∧ y x φ → x = y ↔ φ ∧ y x φ ∧ ¬ x = y
61 df-ne ⊢ x ≠ y ↔ ¬ x = y
62 61 bicomi ⊢ ¬ x = y ↔ x ≠ y
63 62 anbi2i ⊢ φ ∧ y x φ ∧ ¬ x = y ↔ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
64 60 63 bitri ⊢ ¬ φ ∧ y x φ → x = y ↔ φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
65 64 2rexbii ⊢ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y ↔ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X φ ∧ y x φ ∧ x ≠ y
66 59 65 sylibr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
67 66 olcd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
68 ianor ⊢ ¬ ∃ x ∈ X φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y ↔ ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ¬ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y
69 rexnal2 ⊢ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y ↔ ¬ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y
70 69 bicomi ⊢ ¬ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y ↔ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
71 70 orbi2i ⊢ ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ¬ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y ↔ ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
72 68 71 bitri ⊢ ¬ ∃ x ∈ X φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y ↔ ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
73 reu2 ⊢ ∃! x ∈ X φ ↔ ∃ x ∈ X φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X φ ∧ y x φ → x = y
74 72 73 xchnxbir ⊢ ¬ ∃! x ∈ X φ ↔ ¬ ∃ x ∈ X φ ∨ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X ¬ φ ∧ y x φ → x = y
75 67 74 sylibr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B ∧ ψ ∧ χ → ¬ ∃! x ∈ X φ
76 75 ex ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X ∧ A ≠ B → ψ ∧ χ → ¬ ∃! x ∈ X φ