Theorem qnnen 13300

Description: The rational numbers are countably infinite. Corollary 8.1.23 of [AczelRathjen], p. 75. This is Metamath 100 proof #3. (Contributed by Jim Kingdon, 11-Aug-2023.)

Assertion

Ref	Expression
qnnen	|- QQ ~~ NN

Proof of Theorem qnnen

Dummy variables f g p q are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qdceq 10657	. . 3 |- ( ( p e. QQ /\ q e. QQ ) -> DECID p = q )
2	1	rgen2a 2604	. 2 |- A. p e. QQ A. q e. QQ DECID p = q
3		znnen 13267	. . . . . . . 8 |- ZZ ~~ NN
4		nnex 9289	. . . . . . . . 9 |- NN e. _V
5	4	enref 7041	. . . . . . . 8 |- NN ~~ NN
6		xpen 7135	. . . . . . . 8 |- ( ( ZZ ~~ NN /\ NN ~~ NN ) -> ( ZZ X. NN ) ~~ ( NN X. NN ) )
7	3, 5, 6	mp2an 430	. . . . . . 7 |- ( ZZ X. NN ) ~~ ( NN X. NN )
8		xpnnen 13263	. . . . . . 7 |- ( NN X. NN ) ~~ NN
9	7, 8	entri 7063	. . . . . 6 |- ( ZZ X. NN ) ~~ NN
10		nnenom 10849	. . . . . 6 |- NN ~~ om
11	9, 10	entri 7063	. . . . 5 |- ( ZZ X. NN ) ~~ om
12	11	ensymi 7059	. . . 4 |- om ~~ ( ZZ X. NN )
13		bren 7020	. . . 4 |- ( om ~~ ( ZZ X. NN ) <-> E. g g : om -1-1-onto-> ( ZZ X. NN ) )
14	12, 13	mpbi 145	. . 3 |- E. g g : om -1-1-onto-> ( ZZ X. NN )
15		f1ofo 5641	. . . . 5 |- ( g : om -1-1-onto-> ( ZZ X. NN ) -> g : om -onto-> ( ZZ X. NN ) )
16		divfnzn 10000	. . . . . . . . 9 |- ( / |` ( ZZ X. NN ) ) Fn ( ZZ X. NN )
17		fnfun 5473	. . . . . . . . 9 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) Fn ( ZZ X. NN ) -> Fun ( / |` ( ZZ X. NN ) ) )
18	16, 17	ax-mp 5	. . . . . . . 8 |- Fun ( / |` ( ZZ X. NN ) )
19		fndm 5475	. . . . . . . . 9 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) Fn ( ZZ X. NN ) -> dom ( / |` ( ZZ X. NN ) ) = ( ZZ X. NN ) )
20		eqimss2 3303	. . . . . . . . 9 |- ( dom ( / |` ( ZZ X. NN ) ) = ( ZZ X. NN ) -> ( ZZ X. NN ) C_ dom ( / |` ( ZZ X. NN ) ) )
21	16, 19, 20	mp2b 8	. . . . . . . 8 |- ( ZZ X. NN ) C_ dom ( / |` ( ZZ X. NN ) )
22		fores 5620	. . . . . . . 8 |- ( ( Fun ( / |` ( ZZ X. NN ) ) /\ ( ZZ X. NN ) C_ dom ( / |` ( ZZ X. NN ) ) ) -> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) )
23	18, 21, 22	mp2an 430	. . . . . . 7 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) )
24		resima 5091	. . . . . . . . 9 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) = ( / " ( ZZ X. NN ) )
25		df-q 9999	. . . . . . . . 9 |- QQ = ( / " ( ZZ X. NN ) )
26	24, 25	eqtr4i 2262	. . . . . . . 8 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) = QQ
27		foeq3 5608	. . . . . . . 8 |- ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) = QQ -> ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) <-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> QQ ) )
28	26, 27	ax-mp 5	. . . . . . 7 |- ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) " ( ZZ X. NN ) ) <-> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> QQ )
29	23, 28	mpbi 145	. . . . . 6 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> QQ
30		foco 5621	. . . . . 6 |- ( ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) : ( ZZ X. NN ) -onto-> QQ /\ g : om -onto-> ( ZZ X. NN ) ) -> ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) : om -onto-> QQ )
31	29, 30	mpan 428	. . . . 5 |- ( g : om -onto-> ( ZZ X. NN ) -> ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) : om -onto-> QQ )
32		zex 9632	. . . . . . . . 9 |- ZZ e. _V
33	32, 4	xpex 4886	. . . . . . . 8 |- ( ZZ X. NN ) e. _V
34		resfunexg 5927	. . . . . . . 8 |- ( ( Fun ( / |` ( ZZ X. NN ) ) /\ ( ZZ X. NN ) e. _V ) -> ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) e. _V )
35	18, 33, 34	mp2an 430	. . . . . . 7 |- ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) e. _V
36		vex 2824	. . . . . . 7 |- g e. _V
37	35, 36	coex 5328	. . . . . 6 |- ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) e. _V
38		foeq1 5606	. . . . . 6 |- ( f = ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) -> ( f : om -onto-> QQ <-> ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) : om -onto-> QQ ) )
39	37, 38	spcev 2920	. . . . 5 |- ( ( ( ( / |` ( ZZ X. NN ) ) |` ( ZZ X. NN ) ) o. g ) : om -onto-> QQ -> E. f f : om -onto-> QQ )
40	15, 31, 39	3syl 17	. . . 4 |- ( g : om -1-1-onto-> ( ZZ X. NN ) -> E. f f : om -onto-> QQ )
41	40	exlimiv 1651	. . 3 |- ( E. g g : om -1-1-onto-> ( ZZ X. NN ) -> E. f f : om -onto-> QQ )
42	14, 41	ax-mp 5	. 2 |- E. f f : om -onto-> QQ
43	10	ensymi 7059	. . 3 |- om ~~ NN
44		qex 10011	. . . 4 |- QQ e. _V
45		nnssq 10008	. . . 4 |- NN C_ QQ
46		ssdomg 7055	. . . 4 |- ( QQ e. _V -> ( NN C_ QQ -> NN ~<_ QQ ) )
47	44, 45, 46	mp2 16	. . 3 |- NN ~<_ QQ
48		endomtr 7067	. . 3 |- ( ( om ~~ NN /\ NN ~<_ QQ ) -> om ~<_ QQ )
49	43, 47, 48	mp2an 430	. 2 |- om ~<_ QQ
50		ctinf 13299	. 2 |- ( QQ ~~ NN <-> ( A. p e. QQ A. q e. QQ DECID p = q /\ E. f f : om -onto-> QQ /\ om ~<_ QQ ) )
51	2, 42, 49, 50	mpbir3an 1210	1 |- QQ ~~ NN

Syntax hints:   <-> wb 105  DECID wdc 846   = wceq 1402   E.wex 1545   e. wcel 2209   A.wral 2528   _Vcvv 2821   C_ wss 3220   class class class wbr 4125   omcom 4732   X. cxp 4767   dom cdm 4769   |` cres 4771   "cima 4772   o. ccom 4773   Fun wfun 5366   Fn wfn 5367   -onto->wfo 5370   -1-1-onto->wf1o 5371   ~~ cen 7010   ~<_ cdom 7011   / cdiv 8992   NNcn 9283   ZZcz 9623   QQcq 9998

This theorem was proved from 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 4241  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-iinf 4730  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-mulrcl 8268  ax-addcom 8269  ax-mulcom 8270  ax-addass 8271  ax-mulass 8272  ax-distr 8273  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-1rid 8276  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-precex 8279  ax-cnre 8280  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltwlin 8282  ax-pre-lttrn 8283  ax-pre-apti 8284  ax-pre-ltadd 8285  ax-pre-mulgt0 8286  ax-pre-mulext 8287  ax-arch 8288

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-xor 1425  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-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  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 3636  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-tr 4225  df-id 4433  df-po 4436  df-iso 4437  df-iord 4506  df-on 4508  df-ilim 4509  df-suc 4511  df-iom 4733  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-riota 6028  df-ov 6078  df-oprab 6079  df-mpo 6080  df-1st 6364  df-2nd 6365  df-recs 6566  df-frec 6652  df-1o 6677  df-er 6797  df-pm 6915  df-en 7013  df-dom 7014  df-fin 7015  df-dju 7368  df-inl 7377  df-inr 7378  df-case 7414  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-xr 8354  df-ltxr 8355  df-le 8356  df-sub 8489  df-neg 8490  df-reap 8893  df-ap 8900  df-div 8993  df-inn 9284  df-2 9342  df-n0 9543  df-z 9624  df-uz 9901  df-q 9999  df-rp 10034  df-fz 10391  df-fl 10683  df-mod 10738  df-seqfrec 10863  df-exp 10954  df-dvds 12533

This theorem is referenced by: (None)