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Theorem opiota

Description: The property of a uniquely specified ordered pair. The proof uses properties of the iota description binder. (Contributed by Mario Carneiro, 21-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses opiota.1 ⊢ I = ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ
opiota.2 ⊢ X = 1 st ⁡ I
opiota.3 ⊢ Y = 2 nd ⁡ I
opiota.4 ⊢ x = C → φ ↔ ψ
opiota.5 ⊢ y = D → ψ ↔ χ
Assertion opiota ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ ↔ C = X ∧ D = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 opiota.1 ⊢ I = ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ
2 opiota.2 ⊢ X = 1 st ⁡ I
3 opiota.3 ⊢ Y = 2 nd ⁡ I
4 opiota.4 ⊢ x = C → φ ↔ ψ
5 opiota.5 ⊢ y = D → ψ ↔ χ
6 4 5 ceqsrex2v ⊢ C ∈ A ∧ D ∈ B → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ ↔ χ
7 6 bicomd ⊢ C ∈ A ∧ D ∈ B → χ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ
8 opex ⊢ C D ∈ V
9 8 a1i ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C D ∈ V
10 id ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ
11 eqeq1 ⊢ z = C D → z = x y ↔ C D = x y
12 eqcom ⊢ C D = x y ↔ x y = C D
13 vex ⊢ x ∈ V
14 vex ⊢ y ∈ V
15 13 14 opth ⊢ x y = C D ↔ x = C ∧ y = D
16 12 15 bitri ⊢ C D = x y ↔ x = C ∧ y = D
17 11 16 bitrdi ⊢ z = C D → z = x y ↔ x = C ∧ y = D
18 17 anbi1d ⊢ z = C D → z = x y ∧ φ ↔ x = C ∧ y = D ∧ φ
19 18 2rexbidv ⊢ z = C D → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ
20 19 adantl ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ∧ z = C D → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ
21 nfeu1 ⊢ Ⅎ z ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ
22 nfvd ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → Ⅎ z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ
23 nfcvd ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → Ⅎ _ z C D
24 9 10 20 21 22 23 iota2df ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ ↔ ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ = C D
25 eqcom ⊢ C D = I ↔ I = C D
26 1 eqeq1i ⊢ I = C D ↔ ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ = C D
27 25 26 bitri ⊢ C D = I ↔ ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ = C D
28 24 27 bitr4di ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B x = C ∧ y = D ∧ φ ↔ C D = I
29 7 28 sylan9bbr ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ∧ C ∈ A ∧ D ∈ B → χ ↔ C D = I
30 29 pm5.32da ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ ↔ C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ C D = I
31 opelxpi ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → x y ∈ A × B
32 simpl ⊢ z = x y ∧ φ → z = x y
33 32 eleq1d ⊢ z = x y ∧ φ → z ∈ A × B ↔ x y ∈ A × B
34 31 33 syl5ibrcom ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → z = x y ∧ φ → z ∈ A × B
35 34 rexlimivv ⊢ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → z ∈ A × B
36 35 abssi ⊢ z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ⊆ A × B
37 iotacl ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ∈ z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ
38 36 37 sselid ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → ι z | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ ∈ A × B
39 1 38 eqeltrid ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → I ∈ A × B
40 opelxp ⊢ C D ∈ A × B ↔ C ∈ A ∧ D ∈ B
41 eleq1 ⊢ C D = I → C D ∈ A × B ↔ I ∈ A × B
42 40 41 bitr3id ⊢ C D = I → C ∈ A ∧ D ∈ B ↔ I ∈ A × B
43 39 42 syl5ibrcom ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C D = I → C ∈ A ∧ D ∈ B
44 43 pm4.71rd ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C D = I ↔ C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ C D = I
45 1st2nd2 ⊢ I ∈ A × B → I = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I
46 39 45 syl ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → I = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I
47 46 eqeq2d ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C D = I ↔ C D = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I
48 30 44 47 3bitr2d ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ ↔ C D = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I
49 df-3an ⊢ C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ ↔ C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ
50 2 eqeq2i ⊢ C = X ↔ C = 1 st ⁡ I
51 3 eqeq2i ⊢ D = Y ↔ D = 2 nd ⁡ I
52 50 51 anbi12i ⊢ C = X ∧ D = Y ↔ C = 1 st ⁡ I ∧ D = 2 nd ⁡ I
53 fvex ⊢ 1 st ⁡ I ∈ V
54 fvex ⊢ 2 nd ⁡ I ∈ V
55 53 54 opth2 ⊢ C D = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I ↔ C = 1 st ⁡ I ∧ D = 2 nd ⁡ I
56 52 55 bitr4i ⊢ C = X ∧ D = Y ↔ C D = 1 st ⁡ I 2 nd ⁡ I
57 48 49 56 3bitr4g ⊢ ∃! z ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B z = x y ∧ φ → C ∈ A ∧ D ∈ B ∧ χ ↔ C = X ∧ D = Y