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Theorem rexreusng

Description: Restricted existential uniqueness over a singleton is equivalent to a restricted existential quantification over a singleton. (Contributed by AV, 3-Apr-2023)

Ref Expression
Assertion rexreusng ⊢ A ∈ V → ∃ x ∈ A φ ↔ ∃! x ∈ A φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqidd ⊢ [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ → A = A
2 nfsbc1v ⊢ Ⅎ y [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ
3 nfv ⊢ Ⅎ y [˙A / x]˙ φ
4 2 3 nfan ⊢ Ⅎ y [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ
5 nfv ⊢ Ⅎ y A = A
6 4 5 nfim ⊢ Ⅎ y [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ → A = A
7 sbceq1a ⊢ y = A → [˙A / x]˙ φ ↔ [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ
8 dfsbcq2 ⊢ y = A → y x φ ↔ [˙A / x]˙ φ
9 7 8 anbi12d ⊢ y = A → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ ↔ [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ
10 eqeq2 ⊢ y = A → A = y ↔ A = A
11 9 10 imbi12d ⊢ y = A → [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y ↔ [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ → A = A
12 6 11 ralsngf ⊢ A ∈ V → ∀ y ∈ A [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y ↔ [˙A / y]˙ [˙A / x]˙ φ ∧ [˙A / x]˙ φ → A = A
13 1 12 mpbiri ⊢ A ∈ V → ∀ y ∈ A [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
14 nfcv ⊢ Ⅎ _ x A
15 nfsbc1v ⊢ Ⅎ x [˙A / x]˙ φ
16 nfs1v ⊢ Ⅎ x y x φ
17 15 16 nfan ⊢ Ⅎ x [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ
18 nfv ⊢ Ⅎ x A = y
19 17 18 nfim ⊢ Ⅎ x [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
20 14 19 nfralw ⊢ Ⅎ x ∀ y ∈ A [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
21 sbceq1a ⊢ x = A → φ ↔ [˙A / x]˙ φ
22 21 anbi1d ⊢ x = A → φ ∧ y x φ ↔ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ
23 eqeq1 ⊢ x = A → x = y ↔ A = y
24 22 23 imbi12d ⊢ x = A → φ ∧ y x φ → x = y ↔ [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
25 24 ralbidv ⊢ x = A → ∀ y ∈ A φ ∧ y x φ → x = y ↔ ∀ y ∈ A [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
26 20 25 ralsngf ⊢ A ∈ V → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A φ ∧ y x φ → x = y ↔ ∀ y ∈ A [˙A / x]˙ φ ∧ y x φ → A = y
27 13 26 mpbird ⊢ A ∈ V → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A φ ∧ y x φ → x = y
28 27 biantrud ⊢ A ∈ V → ∃ x ∈ A φ ↔ ∃ x ∈ A φ ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A φ ∧ y x φ → x = y
29 reu2 ⊢ ∃! x ∈ A φ ↔ ∃ x ∈ A φ ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A φ ∧ y x φ → x = y
30 28 29 bitr4di ⊢ A ∈ V → ∃ x ∈ A φ ↔ ∃! x ∈ A φ