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Theorem choicefi

Description: For a finite set, a choice function exists, without using the axiom of choice. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)

Ref Expression
Hypotheses choicefi.a φ A Fin
choicefi.b φ x A B W
choicefi.n φ x A B
Assertion choicefi φ f f Fn A x A f x B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 choicefi.a φ A Fin
2 choicefi.b φ x A B W
3 choicefi.n φ x A B
4 mptfi A Fin x A B Fin
5 1 4 syl φ x A B Fin
6 rnfi x A B Fin ran x A B Fin
7 5 6 syl φ ran x A B Fin
8 fnchoice ran x A B Fin g g Fn ran x A B y ran x A B y g y y
9 7 8 syl φ g g Fn ran x A B y ran x A B y g y y
10 simpl φ g Fn ran x A B y ran x A B y g y y φ
11 simprl φ g Fn ran x A B y ran x A B y g y y g Fn ran x A B
12 nfv y φ
13 nfra1 y y ran x A B y g y y
14 12 13 nfan y φ y ran x A B y g y y
15 rspa y ran x A B y g y y y ran x A B y g y y
16 15 adantll φ y ran x A B y g y y y ran x A B y g y y
17 vex y V
18 eqid x A B = x A B
19 18 elrnmpt y V y ran x A B x A y = B
20 17 19 ax-mp y ran x A B x A y = B
21 20 biimpi y ran x A B x A y = B
22 21 adantl φ y ran x A B x A y = B
23 simp3 φ x A y = B y = B
24 3 3adant3 φ x A y = B B
25 23 24 eqnetrd φ x A y = B y
26 25 3exp φ x A y = B y
27 26 rexlimdv φ x A y = B y
28 27 adantr φ y ran x A B x A y = B y
29 22 28 mpd φ y ran x A B y
30 29 adantlr φ y ran x A B y g y y y ran x A B y
31 id y g y y y g y y
32 31 imp y g y y y g y y
33 16 30 32 syl2anc φ y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
34 33 ex φ y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
35 14 34 ralrimi φ y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
36 rsp y ran x A B g y y y ran x A B g y y
37 35 36 syl φ y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
38 14 37 ralrimi φ y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
39 38 adantrl φ g Fn ran x A B y ran x A B y g y y y ran x A B g y y
40 vex g V
41 40 a1i φ g V
42 1 mptexd φ x A B V
43 coexg g V x A B V g x A B V
44 41 42 43 syl2anc φ g x A B V
45 44 3ad2ant1 φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y g x A B V
46 simpr φ g Fn ran x A B g Fn ran x A B
47 2 ralrimiva φ x A B W
48 18 fnmpt x A B W x A B Fn A
49 47 48 syl φ x A B Fn A
50 49 adantr φ g Fn ran x A B x A B Fn A
51 ssidd φ g Fn ran x A B ran x A B ran x A B
52 fnco g Fn ran x A B x A B Fn A ran x A B ran x A B g x A B Fn A
53 46 50 51 52 syl3anc φ g Fn ran x A B g x A B Fn A
54 53 3adant3 φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y g x A B Fn A
55 nfv x φ
56 nfcv _ x g
57 nfmpt1 _ x x A B
58 57 nfrn _ x ran x A B
59 56 58 nffn x g Fn ran x A B
60 nfv x g y y
61 58 60 nfralw x y ran x A B g y y
62 55 59 61 nf3an x φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y
63 funmpt Fun x A B
64 63 a1i φ x A Fun x A B
65 simpr φ x A x A
66 18 2 dmmptd φ dom x A B = A
67 66 eqcomd φ A = dom x A B
68 67 adantr φ x A A = dom x A B
69 65 68 eleqtrd φ x A x dom x A B
70 fvco Fun x A B x dom x A B g x A B x = g x A B x
71 64 69 70 syl2anc φ x A g x A B x = g x A B x
72 18 fvmpt2 x A B W x A B x = B
73 65 2 72 syl2anc φ x A x A B x = B
74 73 fveq2d φ x A g x A B x = g B
75 71 74 eqtrd φ x A g x A B x = g B
76 75 3ad2antl1 φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A g x A B x = g B
77 18 elrnmpt1 x A B W B ran x A B
78 65 2 77 syl2anc φ x A B ran x A B
79 78 3ad2antl1 φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A B ran x A B
80 simpl3 φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A y ran x A B g y y
81 fveq2 y = B g y = g B
82 id y = B y = B
83 81 82 eleq12d y = B g y y g B B
84 83 rspcva B ran x A B y ran x A B g y y g B B
85 79 80 84 syl2anc φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A g B B
86 76 85 eqeltrd φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A g x A B x B
87 86 ex φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A g x A B x B
88 62 87 ralrimi φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y x A g x A B x B
89 54 88 jca φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y g x A B Fn A x A g x A B x B
90 fneq1 f = g x A B f Fn A g x A B Fn A
91 nfcv _ x f
92 56 57 nfco _ x g x A B
93 91 92 nfeq x f = g x A B
94 fveq1 f = g x A B f x = g x A B x
95 94 eleq1d f = g x A B f x B g x A B x B
96 93 95 ralbid f = g x A B x A f x B x A g x A B x B
97 90 96 anbi12d f = g x A B f Fn A x A f x B g x A B Fn A x A g x A B x B
98 97 spcegv g x A B V g x A B Fn A x A g x A B x B f f Fn A x A f x B
99 45 89 98 sylc φ g Fn ran x A B y ran x A B g y y f f Fn A x A f x B
100 10 11 39 99 syl3anc φ g Fn ran x A B y ran x A B y g y y f f Fn A x A f x B
101 100 ex φ g Fn ran x A B y ran x A B y g y y f f Fn A x A f x B
102 101 exlimdv φ g g Fn ran x A B y ran x A B y g y y f f Fn A x A f x B
103 9 102 mpd φ f f Fn A x A f x B