Metamath Proof Explorer


Theorem modelac8prim

Description: If M is a transitive class, then the following are equivalent. (1) Every nonempty set x e. M of pairwise disjoint nonempty sets has a choice set in M . (2) The class M models the Axiom of Choice, in the form ac8prim .

Lemma II.2.11(7) of Kunen2 p. 114. Kunen has the additional hypotheses that the Extensionality, Separation, Pairing, and Union axioms are true in M . This, apparently, is because Kunen's statement of the Axiom of Choice uses defined notions, including (/) and i^i , and these axioms guarantee that these notions are well-defined. When we state the axiom using primitives only, the need for these hypotheses disappears. (Contributed by Eric Schmidt, 19-Oct-2025)

Ref Expression
Assertion modelac8prim Tr M x M z x z z x w x z w z w = y M z x ∃! v v z y x M z M z x w M w z z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w y M z M z x w M v M v z v y v = w

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ralabso Tr M x M z x z z M z x z
2 n0abso Tr M z M z w M w z
3 2 adantlr Tr M x M z M z w M w z
4 3 imbi2d Tr M x M z M z x z z x w M w z
5 4 ralbidva Tr M x M z M z x z z M z x w M w z
6 1 5 bitrd Tr M x M z x z z M z x w M w z
7 simpl Tr M x M Tr M
8 ralabso Tr M x M w x z w z w = w M w x z w z w =
9 7 8 ralabsobidv Tr M x M x M z x w x z w z w = z M z x w M w x z w z w =
10 9 anabss3 Tr M x M z x w x z w z w = z M z x w M w x z w z w =
11 r19.21v w M z x w x z w z w = z x w M w x z w z w =
12 impexp z x w x z w z w = z x w x z w z w =
13 df-ne z w ¬ z = w
14 13 imbi1i z w z w = ¬ z = w z w =
15 disjabso Tr M z M z w = y M y z ¬ y w
16 15 imbi2d Tr M z M ¬ z = w z w = ¬ z = w y M y z ¬ y w
17 14 16 bitrid Tr M z M z w z w = ¬ z = w y M y z ¬ y w
18 17 imbi2d Tr M z M z x w x z w z w = z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
19 12 18 bitr3id Tr M z M z x w x z w z w = z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
20 19 ralbidv Tr M z M w M z x w x z w z w = w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
21 11 20 bitr3id Tr M z M z x w M w x z w z w = w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
22 21 ralbidva Tr M z M z x w M w x z w z w = z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
23 22 adantr Tr M x M z M z x w M w x z w z w = z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
24 10 23 bitrd Tr M x M z x w x z w z w = z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
25 6 24 anbi12d Tr M x M z x z z x w x z w z w = z M z x w M w z z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w
26 simpl Tr M y M Tr M
27 elin v z y v z v y
28 27 eubii ∃! v v z y ∃! v v z v y
29 trel Tr M v y y M v M
30 29 imp Tr M v y y M v M
31 30 anass1rs Tr M y M v y v M
32 31 adantrl Tr M y M v z v y v M
33 32 reueubd Tr M y M ∃! v M v z v y ∃! v v z v y
34 28 33 bitr4id Tr M y M ∃! v v z y ∃! v M v z v y
35 reu6 ∃! v M v z v y w M v M v z v y v = w
36 34 35 bitrdi Tr M y M ∃! v v z y w M v M v z v y v = w
37 26 36 ralabsobidv Tr M y M x M z x ∃! v v z y z M z x w M v M v z v y v = w
38 37 an32s Tr M x M y M z x ∃! v v z y z M z x w M v M v z v y v = w
39 38 rexbidva Tr M x M y M z x ∃! v v z y y M z M z x w M v M v z v y v = w
40 25 39 imbi12d Tr M x M z x z z x w x z w z w = y M z x ∃! v v z y z M z x w M w z z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w y M z M z x w M v M v z v y v = w
41 40 ralbidva Tr M x M z x z z x w x z w z w = y M z x ∃! v v z y x M z M z x w M w z z M w M z x w x ¬ z = w y M y z ¬ y w y M z M z x w M v M v z v y v = w