MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  smo11 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem smo11 7320
Description: A strictly monotone ordinal function is one-to-one. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2013.)
Assertion
Ref Expression
smo11 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴1-1𝐵)

Proof of Theorem smo11
Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 471 . 2 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴𝐵)
2 ffn 5939 . . 3 (𝐹:𝐴𝐵𝐹 Fn 𝐴)
3 smodm2 7311 . . . . . . 7 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → Ord 𝐴)
4 ordelord 5643 . . . . . . . 8 ((Ord 𝐴𝑧𝐴) → Ord 𝑧)
54ex 448 . . . . . . 7 (Ord 𝐴 → (𝑧𝐴 → Ord 𝑧))
63, 5syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑧𝐴 → Ord 𝑧))
7 ordelord 5643 . . . . . . . 8 ((Ord 𝐴𝑤𝐴) → Ord 𝑤)
87ex 448 . . . . . . 7 (Ord 𝐴 → (𝑤𝐴 → Ord 𝑤))
93, 8syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑤𝐴 → Ord 𝑤))
106, 9anim12d 583 . . . . 5 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → (Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤)))
11 ordtri3or 5653 . . . . . . 7 ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → (𝑧𝑤𝑧 = 𝑤𝑤𝑧))
12 simp1rr 1119 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑤𝐴)
13 smoel2 7319 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑥𝐴𝑦𝑥)) → (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
1413ralrimivva 2948 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
1514adantr 479 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
16153ad2ant1 1074 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
17 simp2 1054 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧𝑤)
18 simp3 1055 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤))
19 fveq2 6083 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑤 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑤))
2019eleq2d 2667 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
2120raleqbi1dv 3117 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑤 → (∀𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ ∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
2221rspcv 3272 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → ∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
23 fveq2 6083 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑧))
2423eleq1d 2666 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤)))
2524rspccv 3273 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤) → (𝑧𝑤 → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤)))
2622, 25syl6 34 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → (𝑧𝑤 → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤))))
27263imp 1248 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑤𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑧𝑤) → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤))
28 eleq1 2670 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → ((𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤)))
2928biimpac 501 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3027, 29sylan 486 . . . . . . . . . . 11 (((𝑤𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑧𝑤) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3112, 16, 17, 18, 30syl31anc 1320 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
32 smofvon2 7312 . . . . . . . . . . . . 13 (Smo 𝐹 → (𝐹𝑤) ∈ On)
33 eloni 5631 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑤) ∈ On → Ord (𝐹𝑤))
34 ordirr 5639 . . . . . . . . . . . . 13 (Ord (𝐹𝑤) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3532, 33, 343syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (Smo 𝐹 → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3635ad2antlr 758 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
37363ad2ant1 1074 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3831, 37pm2.21dd 184 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
39383exp 1255 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑧𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
40 ax-1 6 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
4140a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑧 = 𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
42 simp1rl 1118 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧𝐴)
43153ad2ant1 1074 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
44 simp2 1054 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑤𝑧)
45 simp3 1055 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤))
46 fveq2 6083 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑧 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑧))
4746eleq2d 2667 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
4847raleqbi1dv 3117 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ ∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
4948rspcv 3272 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → ∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
50 fveq2 6083 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = 𝑤 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑤))
5150eleq1d 2666 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧)))
5251rspccv 3273 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧) → (𝑤𝑧 → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧)))
5349, 52syl6 34 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → (𝑤𝑧 → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧))))
54533imp 1248 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑤𝑧) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧))
55 eleq2 2671 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → ((𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤)))
5655biimpac 501 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
5754, 56sylan 486 . . . . . . . . . . 11 (((𝑧𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑤𝑧) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
5842, 43, 44, 45, 57syl31anc 1320 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
59363ad2ant1 1074 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
6058, 59pm2.21dd 184 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
61603exp 1255 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑤𝑧 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6239, 41, 613jaod 1383 . . . . . . 7 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑧𝑤𝑧 = 𝑤𝑤𝑧) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6311, 62syl5 33 . . . . . 6 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6463ex 448 . . . . 5 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))))
6510, 64mpdd 41 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6665ralrimivv 2947 . . 3 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
672, 66sylan 486 . 2 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
68 dff13 6389 . 2 (𝐹:𝐴1-1𝐵 ↔ (𝐹:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
691, 67, 68sylanbrc 694 1 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴1-1𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 382  w3o 1029  w3a 1030   = wceq 1474  wcel 1975  wral 2890  Ord word 5620  Oncon0 5621   Fn wfn 5780  wf 5781  1-1wf1 5782  cfv 5785  Smo wsmo 7301
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1711  ax-4 1726  ax-5 1825  ax-6 1873  ax-7 1920  ax-8 1977  ax-9 1984  ax-10 2004  ax-11 2019  ax-12 2031  ax-13 2227  ax-ext 2584  ax-sep 4698  ax-nul 4707  ax-pow 4759  ax-pr 4823
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1866  df-eu 2456  df-mo 2457  df-clab 2591  df-cleq 2597  df-clel 2600  df-nfc 2734  df-ne 2776  df-ral 2895  df-rex 2896  df-rab 2899  df-v 3169  df-sbc 3397  df-dif 3537  df-un 3539  df-in 3541  df-ss 3548  df-pss 3550  df-nul 3869  df-if 4031  df-pw 4104  df-sn 4120  df-pr 4122  df-op 4126  df-uni 4362  df-br 4573  df-opab 4633  df-tr 4670  df-eprel 4934  df-id 4938  df-po 4944  df-so 4945  df-fr 4982  df-we 4984  df-xp 5029  df-rel 5030  df-cnv 5031  df-co 5032  df-dm 5033  df-rn 5034  df-ord 5624  df-on 5625  df-iota 5749  df-fun 5787  df-fn 5788  df-f 5789  df-f1 5790  df-fv 5793  df-smo 7302
This theorem is referenced by:  smoiso2  7325  alephf1ALT  8781
  Copyright terms: Public domain W3C validator