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Theorem reu6

Description: A way to express restricted uniqueness. (Contributed by NM, 20-Oct-2006)

Ref Expression
Assertion reu6 ⊢ ∃! x ∈ A φ ↔ ∃ y ∈ A ∀ x ∈ A φ ↔ x = y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-reu ⊢ ∃! x ∈ A φ ↔ ∃! x x ∈ A ∧ φ
2 19.28v ⊢ ∀ x y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ↔ y ∈ A ∧ ∀ x x ∈ A → φ ↔ x = y
3 eleq1w ⊢ x = y → x ∈ A ↔ y ∈ A
4 sbequ12 ⊢ x = y → φ ↔ y x φ
5 3 4 anbi12d ⊢ x = y → x ∈ A ∧ φ ↔ y ∈ A ∧ y x φ
6 equequ1 ⊢ x = y → x = y ↔ y = y
7 5 6 bibi12d ⊢ x = y → x ∈ A ∧ φ ↔ x = y ↔ y ∈ A ∧ y x φ ↔ y = y
8 equid ⊢ y = y
9 8 tbt ⊢ y ∈ A ∧ y x φ ↔ y ∈ A ∧ y x φ ↔ y = y
10 simpl ⊢ y ∈ A ∧ y x φ → y ∈ A
11 9 10 sylbir ⊢ y ∈ A ∧ y x φ ↔ y = y → y ∈ A
12 7 11 biimtrdi ⊢ x = y → x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → y ∈ A
13 12 spimvw ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → y ∈ A
14 ibar ⊢ x ∈ A → φ ↔ x ∈ A ∧ φ
15 14 bibi1d ⊢ x ∈ A → φ ↔ x = y ↔ x ∈ A ∧ φ ↔ x = y
16 15 biimprcd ⊢ x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → x ∈ A → φ ↔ x = y
17 16 sps ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → x ∈ A → φ ↔ x = y
18 13 17 jca ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y
19 18 axc4i ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y → ∀ x y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y
20 biimp ⊢ φ ↔ x = y → φ → x = y
21 20 imim2i ⊢ x ∈ A → φ ↔ x = y → x ∈ A → φ → x = y
22 21 impd ⊢ x ∈ A → φ ↔ x = y → x ∈ A ∧ φ → x = y
23 22 adantl ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y → x ∈ A ∧ φ → x = y
24 3 biimprcd ⊢ y ∈ A → x = y → x ∈ A
25 24 adantr ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y → x = y → x ∈ A
26 25 imp ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ∧ x = y → x ∈ A
27 simplr ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ∧ x = y → x ∈ A → φ ↔ x = y
28 simpr ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ∧ x = y → x = y
29 biimpr ⊢ φ ↔ x = y → x = y → φ
30 27 28 29 syl6ci ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ∧ x = y → x ∈ A → φ
31 26 30 jcai ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y ∧ x = y → x ∈ A ∧ φ
32 31 ex ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y → x = y → x ∈ A ∧ φ
33 23 32 impbid ⊢ y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y → x ∈ A ∧ φ ↔ x = y
34 33 alimi ⊢ ∀ x y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y → ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y
35 19 34 impbii ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y ↔ ∀ x y ∈ A ∧ x ∈ A → φ ↔ x = y
36 df-ral ⊢ ∀ x ∈ A φ ↔ x = y ↔ ∀ x x ∈ A → φ ↔ x = y
37 36 anbi2i ⊢ y ∈ A ∧ ∀ x ∈ A φ ↔ x = y ↔ y ∈ A ∧ ∀ x x ∈ A → φ ↔ x = y
38 2 35 37 3bitr4i ⊢ ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y ↔ y ∈ A ∧ ∀ x ∈ A φ ↔ x = y
39 38 exbii ⊢ ∃ y ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y ↔ ∃ y y ∈ A ∧ ∀ x ∈ A φ ↔ x = y
40 eu6 ⊢ ∃! x x ∈ A ∧ φ ↔ ∃ y ∀ x x ∈ A ∧ φ ↔ x = y
41 df-rex ⊢ ∃ y ∈ A ∀ x ∈ A φ ↔ x = y ↔ ∃ y y ∈ A ∧ ∀ x ∈ A φ ↔ x = y
42 39 40 41 3bitr4i ⊢ ∃! x x ∈ A ∧ φ ↔ ∃ y ∈ A ∀ x ∈ A φ ↔ x = y
43 1 42 bitri ⊢ ∃! x ∈ A φ ↔ ∃ y ∈ A ∀ x ∈ A φ ↔ x = y