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Theorem dfac14

Description: Theorem ptcls is an equivalent of the axiom of choice. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion dfac14 CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fveq2 k = x f k = f x
2 1 unieqd k = x f k = f x
3 2 pweqd k = x 𝒫 f k = 𝒫 f x
4 3 cbvixpv k dom f 𝒫 f k = x dom f 𝒫 f x
5 4 eleq2i s k dom f 𝒫 f k s x dom f 𝒫 f x
6 simplr CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x f : dom f Top
7 6 feqmptd CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x f = k dom f f k
8 7 fveq2d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x 𝑡 f = 𝑡 k dom f f k
9 8 fveq2d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f = cls 𝑡 k dom f f k
10 9 fveq1d CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f k dom f s k = cls 𝑡 k dom f f k k dom f s k
11 eqid 𝑡 k dom f f k = 𝑡 k dom f f k
12 vex f V
13 12 dmex dom f V
14 13 a1i CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x dom f V
15 6 ffvelcdmda CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f f k Top
16 toptopon2 f k Top f k TopOn f k
17 15 16 sylib CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f f k TopOn f k
18 5 bilanri CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x s k dom f 𝒫 f k
19 vex s V
20 19 elixp s k dom f 𝒫 f k s Fn dom f k dom f s k 𝒫 f k
21 20 simprbi s k dom f 𝒫 f k k dom f s k 𝒫 f k
22 18 21 syl CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k 𝒫 f k
23 22 r19.21bi CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k 𝒫 f k
24 23 elpwid CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k f k
25 fvex s k V
26 13 25 iunex k dom f s k V
27 simpll CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x CHOICE
28 acacni CHOICE dom f V AC _ dom f = V
29 27 13 28 sylancl CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x AC _ dom f = V
30 26 29 eleqtrrid CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x k dom f s k AC _ dom f
31 11 14 17 24 30 ptclsg CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 k dom f f k k dom f s k = k dom f cls f k s k
32 10 31 eqtrd CHOICE f : dom f Top s x dom f 𝒫 f x cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
33 5 32 sylan2b CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
34 33 ralrimiva CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
35 34 ex CHOICE f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
36 35 alrimiv CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
37 vex g V
38 37 dmex dom g V
39 38 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g dom g V
40 fvex g x V
41 40 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x V
42 simplrr f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ran g
43 df-nel ran g ¬ ran g
44 42 43 sylib f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ¬ ran g
45 funforn Fun g g : dom g onto ran g
46 fof g : dom g onto ran g g : dom g ran g
47 45 46 sylbi Fun g g : dom g ran g
48 47 ad2antrl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g : dom g ran g
49 48 ffvelcdmda f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x ran g
50 eleq1 g x = g x ran g ran g
51 49 50 syl5ibcom f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x = ran g
52 51 necon3bd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g ¬ ran g g x
53 44 52 mpd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
54 eqid 𝒫 g x = 𝒫 g x
55 eqid y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
56 eqid 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
57 fveq1 s = g s k = g k
58 57 ixpeq2dv s = g k dom g s k = k dom g g k
59 fveq2 k = x g k = g x
60 59 cbvixpv k dom g g k = x dom g g x
61 58 60 eqtrdi s = g k dom g s k = x dom g g x
62 61 fveq2d s = g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x
63 57 fveq2d s = g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k
64 63 ixpeq2dv s = g k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k
65 59 unieqd k = x g k = g x
66 65 pweqd k = x 𝒫 g k = 𝒫 g x
67 66 sneqd k = x 𝒫 g k = 𝒫 g x
68 59 67 uneq12d k = x g k 𝒫 g k = g x 𝒫 g x
69 68 pweqd k = x 𝒫 g k 𝒫 g k = 𝒫 g x 𝒫 g x
70 66 eleq1d k = x 𝒫 g k y 𝒫 g x y
71 68 eqeq2d k = x y = g k 𝒫 g k y = g x 𝒫 g x
72 70 71 imbi12d k = x 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
73 69 72 rabeqbidv k = x y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k = y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
74 73 fveq2d k = x cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k = cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
75 74 59 fveq12d k = x cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k = cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
76 75 cbvixpv k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k g k = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
77 64 76 eqtrdi s = g k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
78 62 77 eqeq12d s = g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
79 simpl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k
80 snex 𝒫 g x V
81 40 80 unex g x 𝒫 g x V
82 ssun2 𝒫 g x g x 𝒫 g x
83 40 uniex g x V
84 83 pwex 𝒫 g x V
85 84 snid 𝒫 g x 𝒫 g x
86 82 85 sselii 𝒫 g x g x 𝒫 g x
87 epttop g x 𝒫 g x V 𝒫 g x g x 𝒫 g x y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x TopOn g x 𝒫 g x
88 81 86 87 mp2an y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x TopOn g x 𝒫 g x
89 88 topontopi y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x Top
90 89 a1i f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x Top
91 90 fmpttd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top
92 38 mptex x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x V
93 id f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
94 dmeq f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x dom f = dom x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
95 81 pwex 𝒫 g x 𝒫 g x V
96 95 rabex y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x V
97 eqid x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
98 96 97 dmmpti dom x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = dom g
99 94 98 eqtrdi f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x dom f = dom g
100 93 99 feq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f : dom f Top x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top
101 99 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f 𝒫 f k = k dom g 𝒫 f k
102 fveq1 f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f k = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k
103 fveq2 x = k g x = g k
104 103 unieqd x = k g x = g k
105 104 pweqd x = k 𝒫 g x = 𝒫 g k
106 105 sneqd x = k 𝒫 g x = 𝒫 g k
107 103 106 uneq12d x = k g x 𝒫 g x = g k 𝒫 g k
108 107 pweqd x = k 𝒫 g x 𝒫 g x = 𝒫 g k 𝒫 g k
109 105 eleq1d x = k 𝒫 g x y 𝒫 g k y
110 107 eqeq2d x = k y = g x 𝒫 g x y = g k 𝒫 g k
111 109 110 imbi12d x = k 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
112 108 111 rabeqbidv x = k y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
113 fvex g k V
114 snex 𝒫 g k V
115 113 114 unex g k 𝒫 g k V
116 115 pwex 𝒫 g k 𝒫 g k V
117 116 rabex y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k V
118 112 97 117 fvmpt k dom g x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
119 102 118 sylan9eq f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
120 119 unieqd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
121 ssun2 𝒫 g k g k 𝒫 g k
122 113 uniex g k V
123 122 pwex 𝒫 g k V
124 123 snid 𝒫 g k 𝒫 g k
125 121 124 sselii 𝒫 g k g k 𝒫 g k
126 epttop g k 𝒫 g k V 𝒫 g k g k 𝒫 g k y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k TopOn g k 𝒫 g k
127 115 125 126 mp2an y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k TopOn g k 𝒫 g k
128 127 toponunii g k 𝒫 g k = y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
129 120 128 eqtr4di f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g f k = g k 𝒫 g k
130 129 pweqd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g 𝒫 f k = 𝒫 g k 𝒫 g k
131 130 ixpeq2dva f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g 𝒫 f k = k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
132 101 131 eqtrd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f 𝒫 f k = k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
133 2fveq3 f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x
134 99 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f s k = k dom g s k
135 133 134 fveq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f k dom f s k = cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k
136 99 ixpeq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f cls f k s k = k dom g cls f k s k
137 119 fveq2d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k
138 137 fveq1d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k s k = cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
139 138 ixpeq2dva f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g cls f k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
140 136 139 eqtrd f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom f cls f k s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
141 135 140 eqeq12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
142 132 141 raleqbidv f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
143 100 142 imbi12d f = x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
144 92 143 spcv f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x : dom g Top s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
145 79 91 144 sylc f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g s k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x k dom g s k = k dom g cls y 𝒫 g k 𝒫 g k | 𝒫 g k y y = g k 𝒫 g k s k
146 simprl f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g Fun g
147 146 funfnd f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g Fn dom g
148 ssun1 g k g k 𝒫 g k
149 113 elpw g k 𝒫 g k 𝒫 g k g k g k 𝒫 g k
150 148 149 mpbir g k 𝒫 g k 𝒫 g k
151 150 rgenw k dom g g k 𝒫 g k 𝒫 g k
152 37 elixp g k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k g Fn dom g k dom g g k 𝒫 g k 𝒫 g k
153 147 151 152 sylanblrc f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g g k dom g 𝒫 g k 𝒫 g k
154 78 145 153 rspcdva f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g cls 𝑡 x dom g y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x x dom g g x = x dom g cls y 𝒫 g x 𝒫 g x | 𝒫 g x y y = g x 𝒫 g x g x
155 39 41 53 54 55 56 154 dfac14lem f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
156 155 ex f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k Fun g ran g x dom g g x
157 156 alrimiv f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k g Fun g ran g x dom g g x
158 dfac9 CHOICE g Fun g ran g x dom g g x
159 157 158 sylibr f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k CHOICE
160 36 159 impbii CHOICE f f : dom f Top s k dom f 𝒫 f k cls 𝑡 f k dom f s k = k dom f cls f k s k