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Theorem cfcof 7987
Description: If there is a cofinal map from  A to  B, then they have the same cofinality. This was used as Definition 11.1 of [TakeutiZaring] p. 100, who defines an equivalence relation cof  ( A ,  B ) and defines our  cf ( B ) as the minimum  B such that cof  ( A ,  B
). (Contributed by Mario Carneiro, 20-Mar-2013.)
Assertion
Ref Expression
cfcof  |-  ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  ->  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) )  ->  ( cf `  A )  =  ( cf `  B
) ) )
Distinct variable groups:    w, f,
z, A    B, f, w, z

Proof of Theorem cfcof
Dummy variables  c 
g  h  k  r  s  t  x  y  v are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cfcoflem 7985 . . . 4  |-  ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  ->  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) )  ->  ( cf `  A )  C_  ( cf `  B ) ) )
21imp 418 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  /\  E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) ) )  -> 
( cf `  A
)  C_  ( cf `  B ) )
3 cff1 7971 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  On  ->  E. g
( g : ( cf `  A )
-1-1-> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A
) s  C_  (
g `  t )
) )
4 f1f 5517 . . . . . . . . 9  |-  ( g : ( cf `  A
) -1-1-> A  ->  g : ( cf `  A
) --> A )
54anim1i 551 . . . . . . . 8  |-  ( ( g : ( cf `  A ) -1-1-> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A ) s  C_  ( g `  t
) )  ->  (
g : ( cf `  A ) --> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A ) s  C_  ( g `  t
) ) )
65eximi 1576 . . . . . . 7  |-  ( E. g ( g : ( cf `  A
) -1-1-> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A
) s  C_  (
g `  t )
)  ->  E. g
( g : ( cf `  A ) --> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A
) s  C_  (
g `  t )
) )
73, 6syl 15 . . . . . 6  |-  ( A  e.  On  ->  E. g
( g : ( cf `  A ) --> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A
) s  C_  (
g `  t )
) )
8 eqid 2358 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  ( cf `  A
)  |->  |^| { v  e.  B  |  ( g `
 y )  C_  ( f `  v
) } )  =  ( y  e.  ( cf `  A ) 
|->  |^| { v  e.  B  |  ( g `
 y )  C_  ( f `  v
) } )
98coftr 7986 . . . . . 6  |-  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  (
f `  w )
)  ->  ( E. g ( g : ( cf `  A
) --> A  /\  A. s  e.  A  E. t  e.  ( cf `  A ) s  C_  ( g `  t
) )  ->  E. h
( h : ( cf `  A ) --> B  /\  A. r  e.  B  E. t  e.  ( cf `  A
) r  C_  (
h `  t )
) ) )
107, 9syl5com 26 . . . . 5  |-  ( A  e.  On  ->  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  (
f `  w )
)  ->  E. h
( h : ( cf `  A ) --> B  /\  A. r  e.  B  E. t  e.  ( cf `  A
) r  C_  (
h `  t )
) ) )
11 eloni 4481 . . . . . . 7  |-  ( B  e.  On  ->  Ord  B )
12 cfon 7968 . . . . . . 7  |-  ( cf `  A )  e.  On
13 eqid 2358 . . . . . . . 8  |-  { x  e.  ( cf `  A
)  |  A. t  e.  x  ( h `  t )  e.  ( h `  x ) }  =  { x  e.  ( cf `  A
)  |  A. t  e.  x  ( h `  t )  e.  ( h `  x ) }
14 eqid 2358 . . . . . . . 8  |-  |^| { c  e.  ( cf `  A
)  |  r  C_  ( h `  c
) }  =  |^| { c  e.  ( cf `  A )  |  r 
C_  ( h `  c ) }
15 eqid 2358 . . . . . . . 8  |- OrdIso (  _E  ,  { x  e.  ( cf `  A
)  |  A. t  e.  x  ( h `  t )  e.  ( h `  x ) } )  = OrdIso (  _E  ,  { x  e.  ( cf `  A
)  |  A. t  e.  x  ( h `  t )  e.  ( h `  x ) } )
1613, 14, 15cofsmo 7982 . . . . . . 7  |-  ( ( Ord  B  /\  ( cf `  A )  e.  On )  ->  ( E. h ( h : ( cf `  A
) --> B  /\  A. r  e.  B  E. t  e.  ( cf `  A ) r  C_  ( h `  t
) )  ->  E. c  e.  suc  ( cf `  A
) E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) ) )
1711, 12, 16sylancl 643 . . . . . 6  |-  ( B  e.  On  ->  ( E. h ( h : ( cf `  A
) --> B  /\  A. r  e.  B  E. t  e.  ( cf `  A ) r  C_  ( h `  t
) )  ->  E. c  e.  suc  ( cf `  A
) E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) ) )
18 3simpb 953 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) )  ->  (
k : c --> B  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  (
k `  s )
) )
1918eximi 1576 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  (
k `  s )
)  ->  E. k
( k : c --> B  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) )
2012onsuci 4708 . . . . . . . . . . . . 13  |-  suc  ( cf `  A )  e.  On
2120oneli 4579 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( c  e.  suc  ( cf `  A )  ->  c  e.  On )
22 cfflb 7972 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( B  e.  On  /\  c  e.  On )  ->  ( E. k ( k : c --> B  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  (
k `  s )
)  ->  ( cf `  B )  C_  c
) )
2321, 22sylan2 460 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( B  e.  On  /\  c  e.  suc  ( cf `  A ) )  -> 
( E. k ( k : c --> B  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  (
k `  s )
)  ->  ( cf `  B )  C_  c
) )
2419, 23syl5 28 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( B  e.  On  /\  c  e.  suc  ( cf `  A ) )  -> 
( E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) )  ->  ( cf `  B )  C_  c ) )
2524imp 418 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( B  e.  On  /\  c  e.  suc  ( cf `  A ) )  /\  E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) )  -> 
( cf `  B
)  C_  c )
26 onsssuc 4559 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( c  e.  On  /\  ( cf `  A )  e.  On )  -> 
( c  C_  ( cf `  A )  <->  c  e.  suc  ( cf `  A
) ) )
2721, 12, 26sylancl 643 . . . . . . . . . . 11  |-  ( c  e.  suc  ( cf `  A )  ->  (
c  C_  ( cf `  A )  <->  c  e.  suc  ( cf `  A
) ) )
2827ibir 233 . . . . . . . . . 10  |-  ( c  e.  suc  ( cf `  A )  ->  c  C_  ( cf `  A
) )
2928ad2antlr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( B  e.  On  /\  c  e.  suc  ( cf `  A ) )  /\  E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) )  -> 
c  C_  ( cf `  A ) )
3025, 29sstrd 3265 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( B  e.  On  /\  c  e.  suc  ( cf `  A ) )  /\  E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) ) )  -> 
( cf `  B
)  C_  ( cf `  A ) )
3130exp31 587 . . . . . . 7  |-  ( B  e.  On  ->  (
c  e.  suc  ( cf `  A )  -> 
( E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) )  ->  ( cf `  B )  C_  ( cf `  A ) ) ) )
3231rexlimdv 2742 . . . . . 6  |-  ( B  e.  On  ->  ( E. c  e.  suc  ( cf `  A ) E. k ( k : c --> B  /\  Smo  k  /\  A. r  e.  B  E. s  e.  c  r  C_  ( k `  s
) )  ->  ( cf `  B )  C_  ( cf `  A ) ) )
3317, 32syld 40 . . . . 5  |-  ( B  e.  On  ->  ( E. h ( h : ( cf `  A
) --> B  /\  A. r  e.  B  E. t  e.  ( cf `  A ) r  C_  ( h `  t
) )  ->  ( cf `  B )  C_  ( cf `  A ) ) )
3410, 33sylan9 638 . . . 4  |-  ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  ->  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) )  ->  ( cf `  B )  C_  ( cf `  A ) ) )
3534imp 418 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  /\  E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) ) )  -> 
( cf `  B
)  C_  ( cf `  A ) )
362, 35eqssd 3272 . 2  |-  ( ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  /\  E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) ) )  -> 
( cf `  A
)  =  ( cf `  B ) )
3736ex 423 1  |-  ( ( A  e.  On  /\  B  e.  On )  ->  ( E. f ( f : B --> A  /\  Smo  f  /\  A. z  e.  A  E. w  e.  B  z  C_  ( f `  w
) )  ->  ( cf `  A )  =  ( cf `  B
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934   E.wex 1541    = wceq 1642    e. wcel 1710   A.wral 2619   E.wrex 2620   {crab 2623    C_ wss 3228   |^|cint 3941    e. cmpt 4156    _E cep 4382   Ord word 4470   Oncon0 4471   suc csuc 4473   -->wf 5330   -1-1->wf1 5331   ` cfv 5334   Smo wsmo 6446  OrdIsocoi 7311   cfccf 7657
This theorem is referenced by:  alephsing  7989
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1546  ax-5 1557  ax-17 1616  ax-9 1654  ax-8 1675  ax-13 1712  ax-14 1714  ax-6 1729  ax-7 1734  ax-11 1746  ax-12 1930  ax-ext 2339  ax-rep 4210  ax-sep 4220  ax-nul 4228  ax-pow 4267  ax-pr 4293  ax-un 4591
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1319  df-ex 1542  df-nf 1545  df-sb 1649  df-eu 2213  df-mo 2214  df-clab 2345  df-cleq 2351  df-clel 2354  df-nfc 2483  df-ne 2523  df-ral 2624  df-rex 2625  df-reu 2626  df-rmo 2627  df-rab 2628  df-v 2866  df-sbc 3068  df-csb 3158  df-dif 3231  df-un 3233  df-in 3235  df-ss 3242  df-pss 3244  df-nul 3532  df-if 3642  df-pw 3703  df-sn 3722  df-pr 3723  df-tp 3724  df-op 3725  df-uni 3907  df-int 3942  df-iun 3986  df-br 4103  df-opab 4157  df-mpt 4158  df-tr 4193  df-eprel 4384  df-id 4388  df-po 4393  df-so 4394  df-fr 4431  df-se 4432  df-we 4433  df-ord 4474  df-on 4475  df-lim 4476  df-suc 4477  df-xp 4774  df-rel 4775  df-cnv 4776  df-co 4777  df-dm 4778  df-rn 4779  df-res 4780  df-ima 4781  df-iota 5298  df-fun 5336  df-fn 5337  df-f 5338  df-f1 5339  df-fo 5340  df-f1o 5341  df-fv 5342  df-isom 5343  df-ov 5945  df-oprab 5946  df-mpt2 5947  df-1st 6206  df-2nd 6207  df-riota 6388  df-smo 6447  df-recs 6472  df-er 6744  df-map 6859  df-en 6949  df-dom 6950  df-sdom 6951  df-oi 7312  df-card 7659  df-cf 7661  df-acn 7662
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