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Theorem isust

Description: The predicate " U is a uniform structure with base X ". (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Nov-2017) (Revised by AV, 17-Sep-2021)

Ref Expression
Assertion isust ( 𝑋𝑉 → ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ↔ ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ustval ( 𝑋𝑉 → ( UnifOn ‘ 𝑋 ) = { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } )
2 1 eleq2d ( 𝑋𝑉 → ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ↔ 𝑈 ∈ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ) )
3 simp1 ( ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) → 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) )
4 sqxpexg ( 𝑋𝑉 → ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
5 4 pwexd ( 𝑋𝑉 → 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
6 5 adantr ( ( 𝑋𝑉𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ) → 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ V )
7 simpr ( ( 𝑋𝑉𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ) → 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) )
8 6 7 ssexd ( ( 𝑋𝑉𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ) → 𝑈 ∈ V )
9 8 ex ( 𝑋𝑉 → ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) → 𝑈 ∈ V ) )
10 3 9 syl5 ( 𝑋𝑉 → ( ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) → 𝑈 ∈ V ) )
11 sseq1 ( 𝑢 = 𝑈 → ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ↔ 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ) )
12 eleq2 ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ↔ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ) )
13 eleq2 ( 𝑢 = 𝑈 → ( 𝑤𝑢𝑤𝑈 ) )
14 13 imbi2d ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ↔ ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ) )
15 14 ralbidv ( 𝑢 = 𝑈 → ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ↔ ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ) )
16 eleq2 ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ↔ ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ) )
17 16 raleqbi1dv ( 𝑢 = 𝑈 → ( ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ↔ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ) )
18 eleq2 ( 𝑢 = 𝑈 → ( 𝑣𝑢 𝑣𝑈 ) )
19 rexeq ( 𝑢 = 𝑈 → ( ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ↔ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) )
20 18 19 3anbi23d ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ↔ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) )
21 15 17 20 3anbi123d ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ↔ ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) )
22 21 raleqbi1dv ( 𝑢 = 𝑈 → ( ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ↔ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) )
23 11 12 22 3anbi123d ( 𝑢 = 𝑈 → ( ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ↔ ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )
24 23 elab3g ( ( ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) → 𝑈 ∈ V ) → ( 𝑈 ∈ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ↔ ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )
25 10 24 syl ( 𝑋𝑉 → ( 𝑈 ∈ { 𝑢 ∣ ( 𝑢 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑢 ∧ ∀ 𝑣𝑢 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑢 ) ∧ ∀ 𝑤𝑢 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑢 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑢 ∧ ∃ 𝑤𝑢 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) } ↔ ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )
26 2 25 bitrd ( 𝑋𝑉 → ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ↔ ( 𝑈 ⊆ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 × 𝑋 ) ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑣𝑈 ( ∀ 𝑤 ∈ 𝒫 ( 𝑋 × 𝑋 ) ( 𝑣𝑤𝑤𝑈 ) ∧ ∀ 𝑤𝑈 ( 𝑣𝑤 ) ∈ 𝑈 ∧ ( ( I ↾ 𝑋 ) ⊆ 𝑣 𝑣𝑈 ∧ ∃ 𝑤𝑈 ( 𝑤𝑤 ) ⊆ 𝑣 ) ) ) ) )