Metamath Proof Explorer


Theorem traxext

Description: A transitive class models the Axiom of Extensionality ax-ext . Lemma II.2.4(1) of Kunen2 p. 111. (Contributed by Eric Schmidt, 11-Sep-2025)

Ref Expression
Assertion traxext ( Tr 𝑀 → ∀ 𝑥𝑀𝑦𝑀 ( ∀ 𝑧𝑀 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) → 𝑥 = 𝑦 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-ral ( ∀ 𝑧𝑀 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ↔ ∀ 𝑧 ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) )
2 trel ( Tr 𝑀 → ( ( 𝑧𝑥𝑥𝑀 ) → 𝑧𝑀 ) )
3 2 ancomsd ( Tr 𝑀 → ( ( 𝑥𝑀𝑧𝑥 ) → 𝑧𝑀 ) )
4 3 expdimp ( ( Tr 𝑀𝑥𝑀 ) → ( 𝑧𝑥𝑧𝑀 ) )
5 4 adantrr ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( 𝑧𝑥𝑧𝑀 ) )
6 5 adantr ( ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) ∧ ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) ) → ( 𝑧𝑥𝑧𝑀 ) )
7 trel ( Tr 𝑀 → ( ( 𝑧𝑦𝑦𝑀 ) → 𝑧𝑀 ) )
8 7 ancomsd ( Tr 𝑀 → ( ( 𝑦𝑀𝑧𝑦 ) → 𝑧𝑀 ) )
9 8 expdimp ( ( Tr 𝑀𝑦𝑀 ) → ( 𝑧𝑦𝑧𝑀 ) )
10 9 adantrl ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( 𝑧𝑦𝑧𝑀 ) )
11 10 adantr ( ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) ∧ ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) ) → ( 𝑧𝑦𝑧𝑀 ) )
12 simpr ( ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) ∧ ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) ) → ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) )
13 6 11 12 pm5.21ndd ( ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) ∧ ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) ) → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) )
14 13 ex ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) )
15 14 alimdv ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( ∀ 𝑧 ( 𝑧𝑀 → ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) → ∀ 𝑧 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) )
16 1 15 biimtrid ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( ∀ 𝑧𝑀 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) → ∀ 𝑧 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) ) )
17 ax-ext ( ∀ 𝑧 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) → 𝑥 = 𝑦 )
18 16 17 syl6 ( ( Tr 𝑀 ∧ ( 𝑥𝑀𝑦𝑀 ) ) → ( ∀ 𝑧𝑀 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) → 𝑥 = 𝑦 ) )
19 18 ralrimivva ( Tr 𝑀 → ∀ 𝑥𝑀𝑦𝑀 ( ∀ 𝑧𝑀 ( 𝑧𝑥𝑧𝑦 ) → 𝑥 = 𝑦 ) )