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

Theorem unbenlem 15834
Description: Lemma for unben 15835. (Contributed by NM, 5-May-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Sep-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
unbenlem.1 𝐺 = (rec((𝑥 ∈ V ↦ (𝑥 + 1)), 1) ↾ ω)
Assertion
Ref Expression
unbenlem ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ ω)
Distinct variable groups:   𝑚,𝑛,𝐴   𝑚,𝐺,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem unbenlem
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnex 11238 . . . . 5 ℕ ∈ V
21ssex 4954 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℕ → 𝐴 ∈ V)
3 1z 11619 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
4 unbenlem.1 . . . . . . . 8 𝐺 = (rec((𝑥 ∈ V ↦ (𝑥 + 1)), 1) ↾ ω)
53, 4om2uzf1oi 12966 . . . . . . 7 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1)
6 nnuz 11936 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
7 f1oeq3 6291 . . . . . . . 8 (ℕ = (ℤ‘1) → (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ ↔ 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1)))
86, 7ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ ↔ 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1))
95, 8mpbir 221 . . . . . 6 𝐺:ω–1-1-onto→ℕ
10 f1ocnv 6311 . . . . . 6 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → 𝐺:ℕ–1-1-onto→ω)
11 f1of1 6298 . . . . . 6 (𝐺:ℕ–1-1-onto→ω → 𝐺:ℕ–1-1→ω)
129, 10, 11mp2b 10 . . . . 5 𝐺:ℕ–1-1→ω
13 f1ores 6313 . . . . 5 ((𝐺:ℕ–1-1→ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴))
1412, 13mpan 708 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴))
15 f1oeng 8142 . . . 4 ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴)) → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
162, 14, 15syl2anc 696 . . 3 (𝐴 ⊆ ℕ → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
1716adantr 472 . 2 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
18 imassrn 5635 . . . 4 (𝐺𝐴) ⊆ ran 𝐺
19 dfdm4 5471 . . . . 5 dom 𝐺 = ran 𝐺
20 f1of 6299 . . . . . . 7 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → 𝐺:ω⟶ℕ)
219, 20ax-mp 5 . . . . . 6 𝐺:ω⟶ℕ
2221fdmi 6213 . . . . 5 dom 𝐺 = ω
2319, 22eqtr3i 2784 . . . 4 ran 𝐺 = ω
2418, 23sseqtri 3778 . . 3 (𝐺𝐴) ⊆ ω
253, 4om2uzuzi 12962 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ ω → (𝐺𝑦) ∈ (ℤ‘1))
2625, 6syl6eleqr 2850 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ω → (𝐺𝑦) ∈ ℕ)
27 breq1 4807 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝐺𝑦) → (𝑚 < 𝑛 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
2827rexbidv 3190 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝐺𝑦) → (∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 ↔ ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
2928rspcv 3445 . . . . . . . . . 10 ((𝐺𝑦) ∈ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
3026, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ω → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
3130adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
32 f1ocnv 6311 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴) → (𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
3314, 32syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
34 f1ofun 6301 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → Fun 𝐺)
359, 34ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Fun 𝐺
36 funcnvres2 6130 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Fun 𝐺(𝐺𝐴) = (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)))
37 f1oeq1 6289 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺𝐴) = (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) → ((𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 ↔ (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴))
3835, 36, 37mp2b 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 ↔ (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
3933, 38sylib 208 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
40 f1ofo 6306 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–onto𝐴)
41 forn 6280 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–onto𝐴 → ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) = 𝐴)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) = 𝐴)
4342eleq2d 2825 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ 𝑛𝐴))
44 f1ofn 6300 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) Fn (𝐺𝐴))
45 fvelrnb 6406 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) Fn (𝐺𝐴) → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4644, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4743, 46bitr3d 270 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4839, 47syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4948biimpa 502 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑛𝐴) → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛)
50 fvres 6369 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = (𝐺𝑚))
5150eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛 ↔ (𝐺𝑚) = 𝑛))
5251biimpa 502 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑚 ∈ (𝐺𝐴) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝐺𝑚) = 𝑛)
5352adantll 752 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝐺𝑚) = 𝑛)
5424sseli 3740 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → 𝑚 ∈ ω)
553, 4om2uzlt2i 12964 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < (𝐺𝑚)))
5654, 55sylan2 492 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < (𝐺𝑚)))
57 breq2 4808 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐺𝑚) = 𝑛 → ((𝐺𝑦) < (𝐺𝑚) ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
5856, 57sylan9bb 738 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ (𝐺𝑚) = 𝑛) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
5953, 58syldan 488 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
6059biimparc 505 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺𝑦) < 𝑛 ∧ ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛)) → 𝑦𝑚)
6160exp44 642 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺𝑦) < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛𝑦𝑚))))
6261imp31 447 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛𝑦𝑚))
6362reximdva 3155 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) → (∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6449, 63syl5 34 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) → ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑛𝐴) → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6564exp4b 633 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺𝑦) < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))))
6665com4l 92 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 → ((𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))))
6766imp 444 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (𝑛𝐴 → ((𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
6867rexlimdv 3168 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6931, 68syld 47 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
7069ex 449 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
7170com3l 89 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
7271imp 444 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → (𝑦 ∈ ω → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
7372ralrimiv 3103 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → ∀𝑦 ∈ ω ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)
74 unbnn3 8731 . . 3 (((𝐺𝐴) ⊆ ω ∧ ∀𝑦 ∈ ω ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚) → (𝐺𝐴) ≈ ω)
7524, 73, 74sylancr 698 . 2 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → (𝐺𝐴) ≈ ω)
76 entr 8175 . 2 ((𝐴 ≈ (𝐺𝐴) ∧ (𝐺𝐴) ≈ ω) → 𝐴 ≈ ω)
7717, 75, 76syl2anc 696 1 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ ω)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  wrex 3051  Vcvv 3340  wss 3715   class class class wbr 4804  cmpt 4881  ccnv 5265  dom cdm 5266  ran crn 5267  cres 5268  cima 5269  Fun wfun 6043   Fn wfn 6044  wf 6045  1-1wf1 6046  ontowfo 6047  1-1-ontowf1o 6048  cfv 6049  (class class class)co 6814  ωcom 7231  reccrdg 7675  cen 8120  1c1 10149   + caddc 10151   < clt 10286  cn 11232  cuz 11899
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-om 7232  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-er 7913  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-nn 11233  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900
This theorem is referenced by:  unben  15835
  Copyright terms: Public domain W3C validator