Theorem ctm 7449

Description: Two equivalent definitions of countable for an inhabited set. Remark of [BauerSwan], p. 14:3. (Contributed by Jim Kingdon, 13-Mar-2023.)

Assertion

Ref	Expression
ctm	|- ( E. x x e. A -> ( E. f f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) <-> E. f f : om -onto-> A ) )

Distinct variable group:   A, f, x

Proof of Theorem ctm

Dummy variables g y z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		f1oi 5679	. . . . . . . . . . 11 |- ( _I |` A ) : A -1-1-onto-> A
2		f1of 5639	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( _I |` A ) : A -1-1-onto-> A -> ( _I |` A ) : A --> A )
3	1, 2	mp1i 10	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> ( _I |` A ) : A --> A )
4		fconst6g 5591	. . . . . . . . . . 11 |- ( x e. A -> ( 1o X. { x } ) : 1o --> A )
5	4	adantr 276	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> ( 1o X. { x } ) : 1o --> A )
6	3, 5	casef 7428	. . . . . . . . 9 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) : ( A ⊔ 1o ) --> A )
7		ffun 5536	. . . . . . . . 9 |- (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) : ( A ⊔ 1o ) --> A -> Fun case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) )
8	6, 7	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> Fun case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) )
9		vex 2824	. . . . . . . . 9 |- f e. _V
10	9	a1i 9	. . . . . . . 8 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> f e. _V )
11		cofunexg 6338	. . . . . . . 8 |- ( ( Fun case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) /\ f e. _V ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) e. _V )
12	8, 10, 11	syl2anc 415	. . . . . . 7 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) e. _V )
13		fof 5615	. . . . . . . . . 10 |- ( f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> f : om --> ( A ⊔ 1o ) )
14	13	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> f : om --> ( A ⊔ 1o ) )
15		fco 5552	. . . . . . . . 9 |- ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) : ( A ⊔ 1o ) --> A /\ f : om --> ( A ⊔ 1o ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om --> A )
16	6, 14, 15	syl2anc 415	. . . . . . . 8 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om --> A )
17		simplr 533	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) -> f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) )
18		djulcl 7391	. . . . . . . . . . . 12 |- ( y e. A -> (inl ` y ) e. ( A ⊔ 1o ) )
19	18	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) -> (inl ` y ) e. ( A ⊔ 1o ) )
20		foelrn 5958	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) /\ (inl ` y ) e. ( A ⊔ 1o ) ) -> E. z e. om (inl ` y ) = ( f ` z ) )
21	17, 19, 20	syl2anc 415	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) -> E. z e. om (inl ` y ) = ( f ` z ) )
22		fofn 5617	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> f Fn om )
23	22	ad4antlr 499	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> f Fn om )
24		simplr 533	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> z e. om )
25		fvco2 5774	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( f Fn om /\ z e. om ) -> ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) = (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) ` ( f ` z ) ) )
26	23, 24, 25	syl2anc 415	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) = (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) ` ( f ` z ) ) )
27		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> (inl ` y ) = ( f ` z ) )
28	27	fveq2d 5699	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) ` (inl ` y ) ) = (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) ` ( f ` z ) ) )
29		fnresi 5501	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( _I |` A ) Fn A
30	29	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> ( _I |` A ) Fn A )
31		vex 2824	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- x e. _V
32	31	fconst6 5592	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( 1o X. { x } ) : 1o --> _V
33		ffun 5536	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( 1o X. { x } ) : 1o --> _V -> Fun ( 1o X. { x } ) )
34	32, 33	mp1i 10	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> Fun ( 1o X. { x } ) )
35		simpllr 540	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> y e. A )
36	30, 34, 35	caseinl 7431	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) ` (inl ` y ) ) = ( ( _I |` A ) ` y ) )
37	26, 28, 36	3eqtr2d 2277	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) = ( ( _I |` A ) ` y ) )
38		fvresi 5908	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( y e. A -> ( ( _I |` A ) ` y ) = y )
39	35, 38	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> ( ( _I |` A ) ` y ) = y )
40	37, 39	eqtr2d 2272	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) /\ (inl ` y ) = ( f ` z ) ) -> y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) )
41	40	ex 115	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) /\ z e. om ) -> ( (inl ` y ) = ( f ` z ) -> y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) ) )
42	41	reximdva 2652	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) -> ( E. z e. om (inl ` y ) = ( f ` z ) -> E. z e. om y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) ) )
43	21, 42	mpd 13	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) /\ y e. A ) -> E. z e. om y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) )
44	43	ralrimiva 2623	. . . . . . . 8 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> A. y e. A E. z e. om y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) )
45		dffo3 5855	. . . . . . . 8 |- ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om -onto-> A <-> ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om --> A /\ A. y e. A E. z e. om y = ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) ` z ) ) )
46	16, 44, 45	sylanbrc 421	. . . . . . 7 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om -onto-> A )
47		foeq1 5611	. . . . . . . 8 |- ( g = (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) -> ( g : om -onto-> A <-> (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om -onto-> A ) )
48	47	spcegv 2913	. . . . . . 7 |- ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) e. _V -> ( (case ( ( _I |` A ) , ( 1o X. { x } ) ) o. f ) : om -onto-> A -> E. g g : om -onto-> A ) )
49	12, 46, 48	sylc 62	. . . . . 6 |- ( ( x e. A /\ f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) -> E. g g : om -onto-> A )
50	49	ex 115	. . . . 5 |- ( x e. A -> ( f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> E. g g : om -onto-> A ) )
51	50	exlimiv 1651	. . . 4 |- ( E. x x e. A -> ( f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> E. g g : om -onto-> A ) )
52	51	exlimdv 1872	. . 3 |- ( E. x x e. A -> ( E. f f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> E. g g : om -onto-> A ) )
53		foeq1 5611	. . . 4 |- ( f = g -> ( f : om -onto-> A <-> g : om -onto-> A ) )
54	53	cbvexv 1974	. . 3 |- ( E. f f : om -onto-> A <-> E. g g : om -onto-> A )
55	52, 54	imbitrrdi 162	. 2 |- ( E. x x e. A -> ( E. f f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) -> E. f f : om -onto-> A ) )
56		ctmlemr 7448	. 2 |- ( E. x x e. A -> ( E. f f : om -onto-> A -> E. f f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) ) )
57	55, 56	impbid 129	1 |- ( E. x x e. A -> ( E. f f : om -onto-> ( A ⊔ 1o ) <-> E. f f : om -onto-> A ) )

This proof depends on syntax axioms:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1402   E.wex 1545   e. wcel 2209   A.wral 2528   E.wrex 2529   _Vcvv 2821   {csn 3709   _I cid 4433   omcom 4737   X. cxp 4772   |` cres 4776   o. ccom 4778   Fun wfun 5371   Fn wfn 5372   -->wf 5373   -onto->wfo 5375   -1-1-onto->wf1o 5376   ` cfv 5377   1oc1o 6680   ⊔ cdju 7377  inlcinl 7385  casecdjucase 7423

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-iinf 4735

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-iord 4511  df-on 4513  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-1o 6687  df-dju 7378  df-inl 7387  df-inr 7388  df-case 7424

This theorem is used by:  ctssdc  7453  enumct  7455  omct  7457  nninfct  12818  unbendc  13345  pw1nct  17033  nnnninfen  17064