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Theorem dfac14

Description: Theorem ptcls is an equivalent of the axiom of choice. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion dfac14 CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 k = x f k = f x
2 1 unieqd k = x f k = f x
3 2 pweqd k = x 𝒫 f k = 𝒫 f x
4 3 cbvixpv k dom f 𝒫 f k = x dom f 𝒫 f x
5 4 eleq2i s k dom f 𝒫 f k s x dom f 𝒫 f x
6 simplr CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x f : dom f Top
7 6 feqmptd CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x f = k dom f f k
8 7 fveq2d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x 𝑡 f = 𝑡 k dom f f k
9 8 fveq2d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f = cls 𝑡 k dom f f k
10 9 fveq1d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f k dom f s k = cls 𝑡 k dom f f k k dom f s k
11 eqid 𝑡 k dom f f k = 𝑡 k dom f f k
12 vex f V
13 12 dmex dom f V
14 13 a1i CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x dom f V
15 6 ffvelrnda CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f f k Top
16 toptopon2 f k Top f k TopOn f k
17 15 16 sylib CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f f k TopOn f k
18 simpr CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x s x dom f 𝒫 f x
19 18 5 sylibr CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x s k dom f 𝒫 f k
20 vex s V
21 20 elixp s k dom f 𝒫 f k s Fn dom f k dom f s k 𝒫 f k
22 21 simprbi s k dom f 𝒫 f k k dom f s k 𝒫 f k
23 19 22 syl CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k 𝒫 f k
24 23 r19.21bi CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k 𝒫 f k
25 24 elpwid CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k f k
26 fvex s k V
27 13 26 iunex k dom f s k V
28 simpll CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x CHOICE
29 acacni CHOICE dom f V AC _ dom f = V
30 28 13 29 sylancl CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x AC _ dom f = V
31 27 30 eleqtrrid CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k AC _ dom f
32 11 14 17 25 31 ptclsg CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 k dom f f k k dom f s k = k dom f cls f k s k
33 10 32 eqtrd CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
34 5 33 sylan2b CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
35 34 ralrimiva CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
36 35 ex CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
37 36 alrimiv CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
38 vex g V
39 38 dmex dom g V
40 39 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g dom g V
41 fvex g x V
42 41 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x V
43 simplrr f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ran g
44 df-nel ran g ¬ ran g
45 43 44 sylib f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ¬ ran g
46 funforn Fun g g : dom g onto ran g
47 fof g : dom g onto ran g g : dom g ran g
48 46 47 sylbi Fun g g : dom g ran g
49 48 ad2antrl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g : dom g ran g
50 49 ffvelrnda f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x ran g
51 eleq1 g x = g x ran g ran g
52 50 51 syl5ibcom f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x = ran g
53 52 necon3bd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ¬ ran g g x
54 45 53 mpd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
55 eqid 𝒫 g x = 𝒫 g x
56 eqid y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
57 eqid 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
58 fveq1 s = g s k = g k
59 58 ixpeq2dv s = g k dom g s k = k dom g g k
60 fveq2 k = x g k = g x
61 60 cbvixpv k dom g g k = x dom g g x
62 59 61 eqtrdi s = g k dom g s k = x dom g g x
63 62 fveq2d s = g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x
64 58 fveq2d s = g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k
65 64 ixpeq2dv s = g k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k
66 60 unieqd k = x g k = g x
67 66 pweqd k = x 𝒫 g k = 𝒫 g x
68 67 sneqd k = x 𝒫 g k = 𝒫 g x
69 60 68 uneq12d k = x g k 𝒫 g k = g x 𝒫 g x
70 69 pweqd k = x 𝒫 g k 𝒫 g k = 𝒫 g x 𝒫 g x
71 67 eleq1d k = x 𝒫 g k y 𝒫 g x y
72 69 eqeq2d k = x y = g k 𝒫 g k y = g x 𝒫 g x
73 71 72 imbi12d k = x 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
74 70 73 rabeqbidv k = x y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k = y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
75 74 fveq2d k = x cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k = cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
76 75 60 fveq12d k = x cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k = cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
77 76 cbvixpv k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
78 65 77 eqtrdi s = g k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
79 63 78 eqeq12d s = g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
80 simpl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
81 snex 𝒫 g x V
82 41 81 unex g x 𝒫 g x V
83 ssun2 𝒫 g x g x 𝒫 g x
84 41 uniex g x V
85 84 pwex 𝒫 g x V
86 85 snid 𝒫 g x 𝒫 g x
87 83 86 sselii 𝒫 g x g x 𝒫 g x
88 epttop g x 𝒫 g x V 𝒫 g x g x 𝒫 g x y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x TopOn g x 𝒫 g x
89 82 87 88 mp2an y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x TopOn g x 𝒫 g x
90 89 topontopi y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x Top
91 90 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x Top
92 91 fmpttd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top
93 39 mptex x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x V
94 id f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
95 dmeq f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x dom f = dom x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
96 82 pwex 𝒫 g x 𝒫 g x V
97 96 rabex y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x V
98 eqid x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
99 97 98 dmmpti dom x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = dom g
100 95 99 eqtrdi f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x dom f = dom g
101 94 100 feq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f : dom f Top x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top
102 100 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f 𝒫 f k = k dom g 𝒫 f k
103 fveq1 f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f k = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k
104 fveq2 x = k g x = g k
105 104 unieqd x = k g x = g k
106 105 pweqd x = k 𝒫 g x = 𝒫 g k
107 106 sneqd x = k 𝒫 g x = 𝒫 g k
108 104 107 uneq12d x = k g x 𝒫 g x = g k 𝒫 g k
109 108 pweqd x = k 𝒫 g x 𝒫 g x = 𝒫 g k 𝒫 g k
110 106 eleq1d x = k 𝒫 g x y 𝒫 g k y
111 108 eqeq2d x = k y = g x 𝒫 g x y = g k 𝒫 g k
112 110 111 imbi12d x = k 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
113 109 112 rabeqbidv x = k y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
114 fvex g k V
115 snex 𝒫 g k V
116 114 115 unex g k 𝒫 g k V
117 116 pwex 𝒫 g k 𝒫 g k V
118 117 rabex y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k V
119 113 98 118 fvmpt k dom g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
120 103 119 sylan9eq f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
121 120 unieqd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
122 ssun2 𝒫 g k g k 𝒫 g k
123 114 uniex g k V
124 123 pwex 𝒫 g k V
125 124 snid 𝒫 g k 𝒫 g k
126 122 125 sselii 𝒫 g k g k 𝒫 g k
127 epttop g k 𝒫 g k V 𝒫 g k g k 𝒫 g k y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k TopOn g k 𝒫 g k
128 116 126 127 mp2an y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k TopOn g k 𝒫 g k
129 128 toponunii g k 𝒫 g k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
130 121 129 eqtr4di f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = g k 𝒫 g k
131 130 pweqd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g 𝒫 f k = 𝒫 g k 𝒫 g k
132 131 ixpeq2dva f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g 𝒫 f k = k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
133 102 132 eqtrd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f 𝒫 f k = k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
134 2fveq3 f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
135 100 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f s k = k dom g s k
136 134 135 fveq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f k dom f s k = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k
137 100 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f cls f k s k = k dom g cls f k s k
138 120 fveq2d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
139 138 fveq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k s k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
140 139 ixpeq2dva f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
141 137 140 eqtrd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f cls f k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
142 136 141 eqeq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
143 133 142 raleqbidv f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
144 101 143 imbi12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
145 93 144 spcv f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
146 80 92 145 sylc f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
147 simprl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g Fun g
148 147 funfnd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g Fn dom g
149 ssun1 g k g k 𝒫 g k
150 114 elpw g k 𝒫 g k 𝒫 g k g k g k 𝒫 g k
151 149 150 mpbir g k 𝒫 g k 𝒫 g k
152 151 rgenw k dom g g k 𝒫 g k 𝒫 g k
153 38 elixp g k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k g Fn dom g k dom g g k 𝒫 g k 𝒫 g k
154 148 152 153 sylanblrc f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
155 79 146 154 rspcdva f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
156 40 42 54 55 56 57 155 dfac14lem f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
157 156 ex f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
158 157 alrimiv f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k g Fun g ran g x dom g g x
159 dfac9 CHOICE g Fun g ran g x dom g g x
160 158 159 sylibr f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k CHOICE
161 37 160 impbii CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k