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Theorem 2reu5

Description: Double restricted existential uniqueness in terms of restricted existential quantification and restricted universal quantification, analogous to 2eu5 and reu3 . (Contributed by Alexander van der Vekens, 17-Jun-2017)

Ref Expression
Assertion 2reu5 ⊢ ∃! x ∈ A ∃! y ∈ B φ ∧ ∀ x ∈ A ∃* y ∈ B φ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∈ A ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 r19.29r ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
2 r19.29r ⊢ ∃ y ∈ B φ ∧ ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w → ∃ y ∈ B φ ∧ φ → x = z ∧ y = w
3 2 reximi ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ φ → x = z ∧ y = w
4 pm3.35 ⊢ φ ∧ φ → x = z ∧ y = w → x = z ∧ y = w
5 4 reximi ⊢ ∃ y ∈ B φ ∧ φ → x = z ∧ y = w → ∃ y ∈ B x = z ∧ y = w
6 5 reximi ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ φ → x = z ∧ y = w → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = z ∧ y = w
7 eleq1w ⊢ x = z → x ∈ A ↔ z ∈ A
8 eleq1w ⊢ y = w → y ∈ B ↔ w ∈ B
9 7 8 bi2anan9 ⊢ x = z ∧ y = w → x ∈ A ∧ y ∈ B ↔ z ∈ A ∧ w ∈ B
10 9 biimpac ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x = z ∧ y = w → z ∈ A ∧ w ∈ B
11 10 ancomd ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x = z ∧ y = w → w ∈ B ∧ z ∈ A
12 11 ex ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → x = z ∧ y = w → w ∈ B ∧ z ∈ A
13 12 rexlimivv ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = z ∧ y = w → w ∈ B ∧ z ∈ A
14 1 3 6 13 4syl ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w → w ∈ B ∧ z ∈ A
15 14 ex ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w → w ∈ B ∧ z ∈ A
16 15 pm4.71rd ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
17 anass ⊢ w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
18 16 17 bitrdi ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
19 18 2exbidv ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ → ∃ z ∃ w ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ z ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
20 19 pm5.32i ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∃ w ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
21 2reu5lem3 ⊢ ∃! x ∈ A ∃! y ∈ B φ ∧ ∀ x ∈ A ∃* y ∈ B φ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∃ w ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
22 df-rex ⊢ ∃ z ∈ A ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ z z ∈ A ∧ ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
23 r19.42v ⊢ ∃ w ∈ B z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ z ∈ A ∧ ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
24 df-rex ⊢ ∃ w ∈ B z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
25 23 24 bitr3i ⊢ z ∈ A ∧ ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
26 25 exbii ⊢ ∃ z z ∈ A ∧ ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ z ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
27 22 26 bitri ⊢ ∃ z ∈ A ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ z ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
28 27 anbi2i ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∈ A ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∃ w w ∈ B ∧ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w
29 20 21 28 3bitr4i ⊢ ∃! x ∈ A ∃! y ∈ B φ ∧ ∀ x ∈ A ∃* y ∈ B φ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B φ ∧ ∃ z ∈ A ∃ w ∈ B ∀ x ∈ A ∀ y ∈ B φ → x = z ∧ y = w