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Theorem elinxp

Description: Membership in an intersection with a Cartesian product. (Contributed by Peter Mazsa, 9-Sep-2022)

Ref Expression
Assertion elinxp ⊢ C ∈ R ∩ A × B ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x y ∧ x y ∈ R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 relinxp ⊢ Rel ⁡ R ∩ A × B
2 elrel ⊢ Rel ⁡ R ∩ A × B ∧ C ∈ R ∩ A × B → ∃ x ∃ y C = x y
3 1 2 mpan ⊢ C ∈ R ∩ A × B → ∃ x ∃ y C = x y
4 eleq1 ⊢ C = x y → C ∈ R ∩ A × B ↔ x y ∈ R ∩ A × B
5 4 biimpd ⊢ C = x y → C ∈ R ∩ A × B → x y ∈ R ∩ A × B
6 opelinxp ⊢ x y ∈ R ∩ A × B ↔ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x y ∈ R
7 6 biimpi ⊢ x y ∈ R ∩ A × B → x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x y ∈ R
8 5 7 syl6com ⊢ C ∈ R ∩ A × B → C = x y → x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x y ∈ R
9 8 ancld ⊢ C ∈ R ∩ A × B → C = x y → C = x y ∧ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x y ∈ R
10 an12 ⊢ C = x y ∧ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ x y ∈ R ↔ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ C = x y ∧ x y ∈ R
11 9 10 imbitrdi ⊢ C ∈ R ∩ A × B → C = x y → x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ C = x y ∧ x y ∈ R
12 11 2eximdv ⊢ C ∈ R ∩ A × B → ∃ x ∃ y C = x y → ∃ x ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ C = x y ∧ x y ∈ R
13 3 12 mpd ⊢ C ∈ R ∩ A × B → ∃ x ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ C = x y ∧ x y ∈ R
14 r2ex ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x y ∧ x y ∈ R ↔ ∃ x ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ C = x y ∧ x y ∈ R
15 13 14 sylibr ⊢ C ∈ R ∩ A × B → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x y ∧ x y ∈ R
16 6 simplbi2 ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → x y ∈ R → x y ∈ R ∩ A × B
17 4 biimprd ⊢ C = x y → x y ∈ R ∩ A × B → C ∈ R ∩ A × B
18 16 17 syl9 ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → C = x y → x y ∈ R → C ∈ R ∩ A × B
19 18 impd ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → C = x y ∧ x y ∈ R → C ∈ R ∩ A × B
20 19 rexlimivv ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x y ∧ x y ∈ R → C ∈ R ∩ A × B
21 15 20 impbii ⊢ C ∈ R ∩ A × B ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x y ∧ x y ∈ R