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Theorem mo4

Description: At-most-one quantifier expressed using implicit substitution. This theorem is also a direct consequence of mo4f , but this proof is based on fewer axioms.

By the way, swapping x , y and ph , ps leads to an expression for E* y ps , which is equivalent to E* x ph (is a proof line), so the right hand side is a rare instance of an expression where swapping the quantifiers can be done without ax-11 . (Contributed by NM, 26-Jul-1995) Reduce axiom usage. (Revised by Wolf Lammen, 18-Oct-2023)

Ref Expression
Hypothesis mo4.1 x = y φ ψ
Assertion mo4 * x φ x y φ ψ x = y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mo4.1 x = y φ ψ
2 df-mo * x φ z x φ x = z
3 equequ1 x = y x = z y = z
4 1 3 imbi12d x = y φ x = z ψ y = z
5 4 cbvalvw x φ x = z y ψ y = z
6 5 biimpi x φ x = z y ψ y = z
7 pm2.27 φ φ x = z x = z
8 7 adantr φ ψ φ x = z x = z
9 pm2.27 ψ ψ y = z y = z
10 9 adantl φ ψ ψ y = z y = z
11 8 10 anim12d φ ψ φ x = z ψ y = z x = z y = z
12 equtr2 x = z y = z x = y
13 11 12 syl6com φ x = z ψ y = z φ ψ x = y
14 13 ex φ x = z ψ y = z φ ψ x = y
15 14 alimdv φ x = z y ψ y = z y φ ψ x = y
16 15 com12 y ψ y = z φ x = z y φ ψ x = y
17 16 alimdv y ψ y = z x φ x = z x y φ ψ x = y
18 6 17 mpcom x φ x = z x y φ ψ x = y
19 18 exlimiv z x φ x = z x y φ ψ x = y
20 2 19 sylbi * x φ x y φ ψ x = y
21 1 cbvexvw x φ y ψ
22 21 biimpri y ψ x φ
23 ax6evr z x = z
24 pm3.2 φ ψ φ ψ
25 24 imim1d φ φ ψ x = y ψ x = y
26 ax7 x = y x = z y = z
27 25 26 syl8 φ φ ψ x = y ψ x = z y = z
28 27 com4r x = z φ φ ψ x = y ψ y = z
29 28 impcom φ x = z φ ψ x = y ψ y = z
30 29 alimdv φ x = z y φ ψ x = y y ψ y = z
31 30 impancom φ y φ ψ x = y x = z y ψ y = z
32 31 eximdv φ y φ ψ x = y z x = z z y ψ y = z
33 23 32 mpi φ y φ ψ x = y z y ψ y = z
34 df-mo * y ψ z y ψ y = z
35 33 34 sylibr φ y φ ψ x = y * y ψ
36 35 expcom y φ ψ x = y φ * y ψ
37 36 aleximi x y φ ψ x = y x φ x * y ψ
38 ax5e x * y ψ * y ψ
39 22 37 38 syl56 x y φ ψ x = y y ψ * y ψ
40 5 exbii z x φ x = z z y ψ y = z
41 40 2 34 3bitr4i * x φ * y ψ
42 moabs * y ψ y ψ * y ψ
43 41 42 bitri * x φ y ψ * y ψ
44 39 43 sylibr x y φ ψ x = y * x φ
45 20 44 impbii * x φ x y φ ψ x = y