Theorem nnnninf 7106

Description: Elements of ℕ_∞ corresponding to natural numbers. The natural number N corresponds to a sequence of N ones followed by zeroes. This can be strengthened to include infinity, see nnnninf2 7107. (Contributed by Jim Kingdon, 14-Jul-2022.)

Assertion

Ref	Expression
nnnninf	|- ( N e. om -> ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ℕ∞ )

Distinct variable group:   i, N

Proof of Theorem nnnninf

Dummy variables f j are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1lt2o 6425	. . . . . 6 |- 1o e. 2o
2	1	a1i 9	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ i e. om ) -> 1o e. 2o )
3		0lt2o 6424	. . . . . 6 |- (/) e. 2o
4	3	a1i 9	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ i e. om ) -> (/) e. 2o )
5		nndcel 6483	. . . . . 6 |- ( ( i e. om /\ N e. om ) -> DECID i e. N )
6	5	ancoms 266	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ i e. om ) -> DECID i e. N )
7	2, 4, 6	ifcldcd 3562	. . . 4 |- ( ( N e. om /\ i e. om ) -> if ( i e. N , 1o , (/) ) e. 2o )
8	7	fmpttd 5655	. . 3 |- ( N e. om -> ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) : om --> 2o )
9		2onn 6504	. . . . 5 |- 2o e. om
10	9	elexi 2743	. . . 4 |- 2o e. _V
11		omex 4578	. . . 4 |- om e. _V
12	10, 11	elmap 6659	. . 3 |- ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ( 2o ^m om ) <-> ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) : om --> 2o )
13	8, 12	sylibr 133	. 2 |- ( N e. om -> ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ( 2o ^m om ) )
14		ssid 3168	. . . . . . . . 9 |- 1o C_ 1o
15		iftrue 3532	. . . . . . . . . . 11 |- ( suc j e. N -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) = 1o )
16	15	sseq1d 3177	. . . . . . . . . 10 |- ( suc j e. N -> ( if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o <-> 1o C_ 1o ) )
17	16	adantl 275	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ suc j e. N ) -> ( if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o <-> 1o C_ 1o ) )
18	14, 17	mpbiri 167	. . . . . . . 8 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ suc j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o )
19		0ss 3454	. . . . . . . . 9 |- (/) C_ 1o
20		iffalse 3535	. . . . . . . . . . 11 |- ( -. suc j e. N -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) = (/) )
21	20	sseq1d 3177	. . . . . . . . . 10 |- ( -. suc j e. N -> ( if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o <-> (/) C_ 1o ) )
22	21	adantl 275	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. suc j e. N ) -> ( if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o <-> (/) C_ 1o ) )
23	19, 22	mpbiri 167	. . . . . . . 8 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. suc j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o )
24		peano2 4580	. . . . . . . . . . 11 |- ( j e. om -> suc j e. om )
25	24	adantl 275	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> suc j e. om )
26		simpl 108	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> N e. om )
27		nndcel 6483	. . . . . . . . . 10 |- ( ( suc j e. om /\ N e. om ) -> DECID suc j e. N )
28	25, 26, 27	syl2anc 409	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> DECID suc j e. N )
29		exmiddc 832	. . . . . . . . 9 |- (DECID suc j e. N -> ( suc j e. N \/ -. suc j e. N ) )
30	28, 29	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( suc j e. N \/ -. suc j e. N ) )
31	18, 23, 30	mpjaodan 794	. . . . . . 7 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o )
32	31	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ 1o )
33		iftrue 3532	. . . . . . 7 |- ( j e. N -> if ( j e. N , 1o , (/) ) = 1o )
34	33	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ j e. N ) -> if ( j e. N , 1o , (/) ) = 1o )
35	32, 34	sseqtrrd 3187	. . . . 5 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ if ( j e. N , 1o , (/) ) )
36		ssid 3168	. . . . . . 7 |- (/) C_ (/)
37	36	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. j e. N ) -> (/) C_ (/) )
38		nnord 4597	. . . . . . . . . . . 12 |- ( N e. om -> Ord N )
39		ordtr 4364	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Ord N -> Tr N )
40	38, 39	syl 14	. . . . . . . . . . 11 |- ( N e. om -> Tr N )
41		trsuc 4408	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( Tr N /\ suc j e. N ) -> j e. N )
42	40, 41	sylan 281	. . . . . . . . . 10 |- ( ( N e. om /\ suc j e. N ) -> j e. N )
43	42	ex 114	. . . . . . . . 9 |- ( N e. om -> ( suc j e. N -> j e. N ) )
44	43	adantr 274	. . . . . . . 8 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( suc j e. N -> j e. N ) )
45	44	con3dimp 631	. . . . . . 7 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. j e. N ) -> -. suc j e. N )
46	45, 20	syl 14	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) = (/) )
47		iffalse 3535	. . . . . . 7 |- ( -. j e. N -> if ( j e. N , 1o , (/) ) = (/) )
48	47	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. j e. N ) -> if ( j e. N , 1o , (/) ) = (/) )
49	37, 46, 48	3sstr4d 3193	. . . . 5 |- ( ( ( N e. om /\ j e. om ) /\ -. j e. N ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ if ( j e. N , 1o , (/) ) )
50		nndcel 6483	. . . . . . 7 |- ( ( j e. om /\ N e. om ) -> DECID j e. N )
51	50	ancoms 266	. . . . . 6 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> DECID j e. N )
52		exmiddc 832	. . . . . 6 |- (DECID j e. N -> ( j e. N \/ -. j e. N ) )
53	51, 52	syl 14	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( j e. N \/ -. j e. N ) )
54	35, 49, 53	mpjaodan 794	. . . 4 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) C_ if ( j e. N , 1o , (/) ) )
55	1	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> 1o e. 2o )
56	3	a1i 9	. . . . . 6 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> (/) e. 2o )
57	55, 56, 28	ifcldcd 3562	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> if ( suc j e. N , 1o , (/) ) e. 2o )
58		eleq1 2234	. . . . . . 7 |- ( i = suc j -> ( i e. N <-> suc j e. N ) )
59	58	ifbid 3548	. . . . . 6 |- ( i = suc j -> if ( i e. N , 1o , (/) ) = if ( suc j e. N , 1o , (/) ) )
60		eqid 2171	. . . . . 6 |- ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) = ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) )
61	59, 60	fvmptg 5576	. . . . 5 |- ( ( suc j e. om /\ if ( suc j e. N , 1o , (/) ) e. 2o ) -> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) = if ( suc j e. N , 1o , (/) ) )
62	25, 57, 61	syl2anc 409	. . . 4 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) = if ( suc j e. N , 1o , (/) ) )
63		simpr 109	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> j e. om )
64	55, 56, 51	ifcldcd 3562	. . . . 5 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> if ( j e. N , 1o , (/) ) e. 2o )
65		eleq1 2234	. . . . . . 7 |- ( i = j -> ( i e. N <-> j e. N ) )
66	65	ifbid 3548	. . . . . 6 |- ( i = j -> if ( i e. N , 1o , (/) ) = if ( j e. N , 1o , (/) ) )
67	66, 60	fvmptg 5576	. . . . 5 |- ( ( j e. om /\ if ( j e. N , 1o , (/) ) e. 2o ) -> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) = if ( j e. N , 1o , (/) ) )
68	63, 64, 67	syl2anc 409	. . . 4 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) = if ( j e. N , 1o , (/) ) )
69	54, 62, 68	3sstr4d 3193	. . 3 |- ( ( N e. om /\ j e. om ) -> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) C_ ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) )
70	69	ralrimiva 2544	. 2 |- ( N e. om -> A. j e. om ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) C_ ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) )
71		fveq1 5498	. . . . 5 |- ( f = ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) -> ( f ` suc j ) = ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) )
72		fveq1 5498	. . . . 5 |- ( f = ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) -> ( f ` j ) = ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) )
73	71, 72	sseq12d 3179	. . . 4 |- ( f = ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) -> ( ( f ` suc j ) C_ ( f ` j ) <-> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) C_ ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) ) )
74	73	ralbidv 2471	. . 3 |- ( f = ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) -> ( A. j e. om ( f ` suc j ) C_ ( f ` j ) <-> A. j e. om ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) C_ ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) ) )
75		df-nninf 7101	. . 3 |- ℕ∞ = { f e. ( 2o ^m om ) | A. j e. om ( f ` suc j ) C_ ( f ` j ) }
76	74, 75	elrab2 2890	. 2 |- ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ℕ∞ <-> ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ( 2o ^m om ) /\ A. j e. om ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` suc j ) C_ ( ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) ` j ) ) )
77	13, 70, 76	sylanbrc 415	1 |- ( N e. om -> ( i e. om |-> if ( i e. N , 1o , (/) ) ) e. ℕ∞ )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   \/ wo 704  DECID wdc 830   = wceq 1349   e. wcel 2142   A.wral 2449   C_ wss 3122   (/)c0 3415   ifcif 3527   |-> cmpt 4051   Tr wtr 4088   Ord word 4348   suc csuc 4351   omcom 4575   -->wf 5196   ` cfv 5200  (class class class)co 5857   1oc1o 6392   2oc2o 6393   ^m cmap 6630  ℕ_∞xnninf 7100

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 610  ax-in2 611  ax-io 705  ax-5 1441  ax-7 1442  ax-gen 1443  ax-ie1 1487  ax-ie2 1488  ax-8 1498  ax-10 1499  ax-11 1500  ax-i12 1501  ax-bndl 1503  ax-4 1504  ax-17 1520  ax-i9 1524  ax-ial 1528  ax-i5r 1529  ax-13 2144  ax-14 2145  ax-ext 2153  ax-sep 4108  ax-nul 4116  ax-pow 4161  ax-pr 4195  ax-un 4419  ax-setind 4522  ax-iinf 4573

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 831  df-3or 975  df-3an 976  df-tru 1352  df-fal 1355  df-nf 1455  df-sb 1757  df-eu 2023  df-mo 2024  df-clab 2158  df-cleq 2164  df-clel 2167  df-nfc 2302  df-ne 2342  df-ral 2454  df-rex 2455  df-rab 2458  df-v 2733  df-sbc 2957  df-dif 3124  df-un 3126  df-in 3128  df-ss 3135  df-nul 3416  df-if 3528  df-pw 3569  df-sn 3590  df-pr 3591  df-op 3593  df-uni 3798  df-int 3833  df-br 3991  df-opab 4052  df-mpt 4053  df-tr 4089  df-id 4279  df-iord 4352  df-on 4354  df-suc 4357  df-iom 4576  df-xp 4618  df-rel 4619  df-cnv 4620  df-co 4621  df-dm 4622  df-rn 4623  df-res 4624  df-ima 4625  df-iota 5162  df-fun 5202  df-fn 5203  df-f 5204  df-fv 5208  df-ov 5860  df-oprab 5861  df-mpo 5862  df-1o 6399  df-2o 6400  df-map 6632  df-nninf 7101

This theorem is referenced by:  nnnninf2  7107  fnn0nninf  10397  nninfsellemdc  14128  nninfsellemqall  14133  nninffeq  14138