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Theorem 1arith 12379
Description: Fundamental theorem of arithmetic, where a prime factorization is represented as a sequence of prime exponents, for which only finitely many primes have nonzero exponent. The function 𝑀 maps the set of positive integers one-to-one onto the set of prime factorizations 𝑅. (Contributed by Paul Chapman, 17-Nov-2012.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 30-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
1arith.1 𝑀 = (𝑛 ∈ β„• ↦ (𝑝 ∈ β„™ ↦ (𝑝 pCnt 𝑛)))
1arith.2 𝑅 = {𝑒 ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ∣ (◑𝑒 β€œ β„•) ∈ Fin}
Assertion
Ref Expression
1arith 𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅
Distinct variable groups:   𝑒,𝑛,𝑝   𝑒,𝑀   𝑅,𝑛
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑒,𝑝)   𝑀(𝑛,𝑝)

Proof of Theorem 1arith
Dummy variables 𝑓 𝑔 π‘˜ π‘ž π‘₯ 𝑦 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prmex 12127 . . . . . 6 β„™ ∈ V
21mptex 5755 . . . . 5 (𝑝 ∈ β„™ ↦ (𝑝 pCnt 𝑛)) ∈ V
3 1arith.1 . . . . 5 𝑀 = (𝑛 ∈ β„• ↦ (𝑝 ∈ β„™ ↦ (𝑝 pCnt 𝑛)))
42, 3fnmpti 5356 . . . 4 𝑀 Fn β„•
531arithlem3 12377 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (π‘€β€˜π‘₯):β„™βŸΆβ„•0)
6 nn0ex 9196 . . . . . . . 8 β„•0 ∈ V
76, 1elmap 6691 . . . . . . 7 ((π‘€β€˜π‘₯) ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ↔ (π‘€β€˜π‘₯):β„™βŸΆβ„•0)
85, 7sylibr 134 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (π‘€β€˜π‘₯) ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™))
9 1zzd 9294 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„• β†’ 1 ∈ β„€)
10 nnz 9286 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„• β†’ π‘₯ ∈ β„€)
119, 10fzfigd 10445 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (1...π‘₯) ∈ Fin)
12 ffn 5377 . . . . . . . . . 10 ((π‘€β€˜π‘₯):β„™βŸΆβ„•0 β†’ (π‘€β€˜π‘₯) Fn β„™)
13 elpreima 5648 . . . . . . . . . 10 ((π‘€β€˜π‘₯) Fn β„™ β†’ (π‘ž ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ (π‘ž ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) ∈ β„•)))
145, 12, 133syl 17 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (π‘ž ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ (π‘ž ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) ∈ β„•)))
1531arithlem2 12376 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = (π‘ž pCnt π‘₯))
1615eleq1d 2256 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ (((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) ∈ β„• ↔ (π‘ž pCnt π‘₯) ∈ β„•))
17 prmz 12125 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘ž ∈ β„™ β†’ π‘ž ∈ β„€)
18 id 19 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘₯ ∈ β„• β†’ π‘₯ ∈ β„•)
19 dvdsle 11864 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘ž ∈ β„€ ∧ π‘₯ ∈ β„•) β†’ (π‘ž βˆ₯ π‘₯ β†’ π‘ž ≀ π‘₯))
2017, 18, 19syl2anr 290 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ (π‘ž βˆ₯ π‘₯ β†’ π‘ž ≀ π‘₯))
21 pcelnn 12334 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘ž ∈ β„™ ∧ π‘₯ ∈ β„•) β†’ ((π‘ž pCnt π‘₯) ∈ β„• ↔ π‘ž βˆ₯ π‘₯))
2221ancoms 268 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘ž pCnt π‘₯) ∈ β„• ↔ π‘ž βˆ₯ π‘₯))
23 prmnn 12124 . . . . . . . . . . . . . 14 (π‘ž ∈ β„™ β†’ π‘ž ∈ β„•)
24 nnuz 9577 . . . . . . . . . . . . . 14 β„• = (β„€β‰₯β€˜1)
2523, 24eleqtrdi 2280 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘ž ∈ β„™ β†’ π‘ž ∈ (β„€β‰₯β€˜1))
26 elfz5 10031 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘ž ∈ (β„€β‰₯β€˜1) ∧ π‘₯ ∈ β„€) β†’ (π‘ž ∈ (1...π‘₯) ↔ π‘ž ≀ π‘₯))
2725, 10, 26syl2anr 290 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ (π‘ž ∈ (1...π‘₯) ↔ π‘ž ≀ π‘₯))
2820, 22, 273imtr4d 203 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘ž pCnt π‘₯) ∈ β„• β†’ π‘ž ∈ (1...π‘₯)))
2916, 28sylbid 150 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ (((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) ∈ β„• β†’ π‘ž ∈ (1...π‘₯)))
3029expimpd 363 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ β„• β†’ ((π‘ž ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) ∈ β„•) β†’ π‘ž ∈ (1...π‘₯)))
3114, 30sylbid 150 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (π‘ž ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) β†’ π‘ž ∈ (1...π‘₯)))
3231ssrdv 3173 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) βŠ† (1...π‘₯))
33 elfznn 10068 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ (1...π‘₯) β†’ 𝑗 ∈ β„•)
3433adantl 277 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ 𝑗 ∈ β„•)
35 prmdc 12144 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ β„• β†’ DECID 𝑗 ∈ β„™)
3634, 35syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ DECID 𝑗 ∈ β„™)
3736adantr 276 . . . . . . . . . . 11 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ DECID 𝑗 ∈ β„™)
385ad2antrr 488 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ (π‘€β€˜π‘₯):β„™βŸΆβ„•0)
39 simpr 110 . . . . . . . . . . . . . 14 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ 𝑗 ∈ β„™)
4038, 39ffvelcdmd 5665 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•0)
4140nn0zd 9387 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„€)
42 elnndc 9626 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„€ β†’ DECID ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)
4341, 42syl 14 . . . . . . . . . . 11 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ DECID ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)
44 dcan2 935 . . . . . . . . . . 11 (DECID 𝑗 ∈ β„™ β†’ (DECID ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„• β†’ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
4537, 43, 44sylc 62 . . . . . . . . . 10 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ 𝑗 ∈ β„™) β†’ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•))
46 simpr 110 . . . . . . . . . . . . 13 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ Β¬ 𝑗 ∈ β„™) β†’ Β¬ 𝑗 ∈ β„™)
4746intnanrd 933 . . . . . . . . . . . 12 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ Β¬ 𝑗 ∈ β„™) β†’ Β¬ (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•))
4847olcd 735 . . . . . . . . . . 11 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ Β¬ 𝑗 ∈ β„™) β†’ ((𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•) ∨ Β¬ (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
49 df-dc 836 . . . . . . . . . . 11 (DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•) ↔ ((𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•) ∨ Β¬ (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
5048, 49sylibr 134 . . . . . . . . . 10 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) ∧ Β¬ 𝑗 ∈ β„™) β†’ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•))
51 exmiddc 837 . . . . . . . . . . 11 (DECID 𝑗 ∈ β„™ β†’ (𝑗 ∈ β„™ ∨ Β¬ 𝑗 ∈ β„™))
5236, 51syl 14 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ (𝑗 ∈ β„™ ∨ Β¬ 𝑗 ∈ β„™))
5345, 50, 52mpjaodan 799 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•))
54 elpreima 5648 . . . . . . . . . . . 12 ((π‘€β€˜π‘₯) Fn β„™ β†’ (𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
555, 12, 543syl 17 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
5655dcbid 839 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (DECID 𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
5756adantr 276 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ (DECID 𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ↔ DECID (𝑗 ∈ β„™ ∧ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘—) ∈ β„•)))
5853, 57mpbird 167 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑗 ∈ (1...π‘₯)) β†’ DECID 𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•))
5958ralrimiva 2560 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„• β†’ βˆ€π‘— ∈ (1...π‘₯)DECID 𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•))
60 ssfidc 6948 . . . . . . 7 (((1...π‘₯) ∈ Fin ∧ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) βŠ† (1...π‘₯) ∧ βˆ€π‘— ∈ (1...π‘₯)DECID 𝑗 ∈ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•)) β†’ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ∈ Fin)
6111, 32, 59, 60syl3anc 1248 . . . . . 6 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ∈ Fin)
62 cnveq 4813 . . . . . . . . 9 (𝑒 = (π‘€β€˜π‘₯) β†’ ◑𝑒 = β—‘(π‘€β€˜π‘₯))
6362imaeq1d 4981 . . . . . . . 8 (𝑒 = (π‘€β€˜π‘₯) β†’ (◑𝑒 β€œ β„•) = (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•))
6463eleq1d 2256 . . . . . . 7 (𝑒 = (π‘€β€˜π‘₯) β†’ ((◑𝑒 β€œ β„•) ∈ Fin ↔ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ∈ Fin))
65 1arith.2 . . . . . . 7 𝑅 = {𝑒 ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ∣ (◑𝑒 β€œ β„•) ∈ Fin}
6664, 65elrab2 2908 . . . . . 6 ((π‘€β€˜π‘₯) ∈ 𝑅 ↔ ((π‘€β€˜π‘₯) ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ∧ (β—‘(π‘€β€˜π‘₯) β€œ β„•) ∈ Fin))
678, 61, 66sylanbrc 417 . . . . 5 (π‘₯ ∈ β„• β†’ (π‘€β€˜π‘₯) ∈ 𝑅)
6867rgen 2540 . . . 4 βˆ€π‘₯ ∈ β„• (π‘€β€˜π‘₯) ∈ 𝑅
69 ffnfv 5687 . . . 4 (𝑀:β„•βŸΆπ‘… ↔ (𝑀 Fn β„• ∧ βˆ€π‘₯ ∈ β„• (π‘€β€˜π‘₯) ∈ 𝑅))
704, 68, 69mpbir2an 943 . . 3 𝑀:β„•βŸΆπ‘…
7115adantlr 477 . . . . . . . 8 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = (π‘ž pCnt π‘₯))
7231arithlem2 12376 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ β„• ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž) = (π‘ž pCnt 𝑦))
7372adantll 476 . . . . . . . 8 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž) = (π‘ž pCnt 𝑦))
7471, 73eqeq12d 2202 . . . . . . 7 (((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ π‘ž ∈ β„™) β†’ (((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž) ↔ (π‘ž pCnt π‘₯) = (π‘ž pCnt 𝑦)))
7574ralbidva 2483 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) β†’ (βˆ€π‘ž ∈ β„™ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž) ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ (π‘ž pCnt π‘₯) = (π‘ž pCnt 𝑦)))
7631arithlem3 12377 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ β„• β†’ (π‘€β€˜π‘¦):β„™βŸΆβ„•0)
77 ffn 5377 . . . . . . . 8 ((π‘€β€˜π‘¦):β„™βŸΆβ„•0 β†’ (π‘€β€˜π‘¦) Fn β„™)
78 eqfnfv 5626 . . . . . . . 8 (((π‘€β€˜π‘₯) Fn β„™ ∧ (π‘€β€˜π‘¦) Fn β„™) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž)))
7912, 77, 78syl2an 289 . . . . . . 7 (((π‘€β€˜π‘₯):β„™βŸΆβ„•0 ∧ (π‘€β€˜π‘¦):β„™βŸΆβ„•0) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž)))
805, 76, 79syl2an 289 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ ((π‘€β€˜π‘₯)β€˜π‘ž) = ((π‘€β€˜π‘¦)β€˜π‘ž)))
81 nnnn0 9197 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ β„• β†’ π‘₯ ∈ β„•0)
82 nnnn0 9197 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ β„• β†’ 𝑦 ∈ β„•0)
83 pc11 12344 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ β„•0 ∧ 𝑦 ∈ β„•0) β†’ (π‘₯ = 𝑦 ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ (π‘ž pCnt π‘₯) = (π‘ž pCnt 𝑦)))
8481, 82, 83syl2an 289 . . . . . 6 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) β†’ (π‘₯ = 𝑦 ↔ βˆ€π‘ž ∈ β„™ (π‘ž pCnt π‘₯) = (π‘ž pCnt 𝑦)))
8575, 80, 843bitr4d 220 . . . . 5 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) ↔ π‘₯ = 𝑦))
8685biimpd 144 . . . 4 ((π‘₯ ∈ β„• ∧ 𝑦 ∈ β„•) β†’ ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) β†’ π‘₯ = 𝑦))
8786rgen2 2573 . . 3 βˆ€π‘₯ ∈ β„• βˆ€π‘¦ ∈ β„• ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) β†’ π‘₯ = 𝑦)
88 dff13 5782 . . 3 (𝑀:ℕ–1-1→𝑅 ↔ (𝑀:β„•βŸΆπ‘… ∧ βˆ€π‘₯ ∈ β„• βˆ€π‘¦ ∈ β„• ((π‘€β€˜π‘₯) = (π‘€β€˜π‘¦) β†’ π‘₯ = 𝑦)))
8970, 87, 88mpbir2an 943 . 2 𝑀:ℕ–1-1→𝑅
90 eqid 2187 . . . . . 6 (𝑔 ∈ β„• ↦ if(𝑔 ∈ β„™, (𝑔↑(π‘“β€˜π‘”)), 1)) = (𝑔 ∈ β„• ↦ if(𝑔 ∈ β„™, (𝑔↑(π‘“β€˜π‘”)), 1))
91 cnveq 4813 . . . . . . . . . . . 12 (𝑒 = 𝑓 β†’ ◑𝑒 = ◑𝑓)
9291imaeq1d 4981 . . . . . . . . . . 11 (𝑒 = 𝑓 β†’ (◑𝑒 β€œ β„•) = (◑𝑓 β€œ β„•))
9392eleq1d 2256 . . . . . . . . . 10 (𝑒 = 𝑓 β†’ ((◑𝑒 β€œ β„•) ∈ Fin ↔ (◑𝑓 β€œ β„•) ∈ Fin))
9493, 65elrab2 2908 . . . . . . . . 9 (𝑓 ∈ 𝑅 ↔ (𝑓 ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ∧ (◑𝑓 β€œ β„•) ∈ Fin))
9594simplbi 274 . . . . . . . 8 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ 𝑓 ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™))
966, 1elmap 6691 . . . . . . . 8 (𝑓 ∈ (β„•0 β†‘π‘š β„™) ↔ 𝑓:β„™βŸΆβ„•0)
9795, 96sylib 122 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ 𝑓:β„™βŸΆβ„•0)
9897ad2antrr 488 . . . . . 6 (((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) β†’ 𝑓:β„™βŸΆβ„•0)
99 simplr 528 . . . . . . 7 (((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) β†’ 𝑦 ∈ β„•)
10099peano2nnd 8948 . . . . . 6 (((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) β†’ (𝑦 + 1) ∈ β„•)
10199adantr 276 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑦 ∈ β„•)
102101nnred 8946 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
103 peano2re 8107 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ ℝ β†’ (𝑦 + 1) ∈ ℝ)
104102, 103syl 14 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (𝑦 + 1) ∈ ℝ)
10523ad2antrl 490 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ π‘ž ∈ β„•)
106105nnred 8946 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ π‘ž ∈ ℝ)
107102ltp1d 8901 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑦 < (𝑦 + 1))
108 simprr 531 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)
109102, 104, 106, 107, 108ltletrd 8394 . . . . . . . . 9 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑦 < π‘ž)
110101nnzd 9388 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑦 ∈ β„€)
11117ad2antrl 490 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ π‘ž ∈ β„€)
112 zltnle 9313 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ β„€ ∧ π‘ž ∈ β„€) β†’ (𝑦 < π‘ž ↔ Β¬ π‘ž ≀ 𝑦))
113110, 111, 112syl2anc 411 . . . . . . . . 9 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (𝑦 < π‘ž ↔ Β¬ π‘ž ≀ 𝑦))
114109, 113mpbid 147 . . . . . . . 8 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ Β¬ π‘ž ≀ 𝑦)
115 simprl 529 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ π‘ž ∈ β„™)
116115biantrurd 305 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• ↔ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•)))
11797ad3antrrr 492 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ 𝑓:β„™βŸΆβ„•0)
118 ffn 5377 . . . . . . . . . . 11 (𝑓:β„™βŸΆβ„•0 β†’ 𝑓 Fn β„™)
119 elpreima 5648 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 Fn β„™ β†’ (π‘ž ∈ (◑𝑓 β€œ β„•) ↔ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•)))
120117, 118, 1193syl 17 . . . . . . . . . 10 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (π‘ž ∈ (◑𝑓 β€œ β„•) ↔ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•)))
121116, 120bitr4d 191 . . . . . . . . 9 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• ↔ π‘ž ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)))
122 breq1 4018 . . . . . . . . . . 11 (π‘˜ = π‘ž β†’ (π‘˜ ≀ 𝑦 ↔ π‘ž ≀ 𝑦))
123122rspccv 2850 . . . . . . . . . 10 (βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦 β†’ (π‘ž ∈ (◑𝑓 β€œ β„•) β†’ π‘ž ≀ 𝑦))
124123ad2antlr 489 . . . . . . . . 9 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (π‘ž ∈ (◑𝑓 β€œ β„•) β†’ π‘ž ≀ 𝑦))
125121, 124sylbid 150 . . . . . . . 8 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• β†’ π‘ž ≀ 𝑦))
126114, 125mtod 664 . . . . . . 7 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ Β¬ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•)
127117, 115ffvelcdmd 5665 . . . . . . . . 9 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•0)
128 elnn0 9192 . . . . . . . . 9 ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„•0 ↔ ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• ∨ (π‘“β€˜π‘ž) = 0))
129127, 128sylib 122 . . . . . . . 8 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ ((π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• ∨ (π‘“β€˜π‘ž) = 0))
130129ord 725 . . . . . . 7 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (Β¬ (π‘“β€˜π‘ž) ∈ β„• β†’ (π‘“β€˜π‘ž) = 0))
131126, 130mpd 13 . . . . . 6 ((((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) ∧ (π‘ž ∈ β„™ ∧ (𝑦 + 1) ≀ π‘ž)) β†’ (π‘“β€˜π‘ž) = 0)
1323, 90, 98, 100, 1311arithlem4 12378 . . . . 5 (((𝑓 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ β„•) ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„• 𝑓 = (π‘€β€˜π‘₯))
133 cnvimass 5003 . . . . . . 7 (◑𝑓 β€œ β„•) βŠ† dom 𝑓
13497fdmd 5384 . . . . . . . 8 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ dom 𝑓 = β„™)
135 prmssnn 12126 . . . . . . . 8 β„™ βŠ† β„•
136134, 135eqsstrdi 3219 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ dom 𝑓 βŠ† β„•)
137133, 136sstrid 3178 . . . . . 6 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ (◑𝑓 β€œ β„•) βŠ† β„•)
13894simprbi 275 . . . . . 6 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ (◑𝑓 β€œ β„•) ∈ Fin)
139 fiubnn 10824 . . . . . 6 (((◑𝑓 β€œ β„•) βŠ† β„• ∧ (◑𝑓 β€œ β„•) ∈ Fin) β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦)
140137, 138, 139syl2anc 411 . . . . 5 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ βˆƒπ‘¦ ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (◑𝑓 β€œ β„•)π‘˜ ≀ 𝑦)
141132, 140r19.29a 2630 . . . 4 (𝑓 ∈ 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„• 𝑓 = (π‘€β€˜π‘₯))
142141rgen 2540 . . 3 βˆ€π‘“ ∈ 𝑅 βˆƒπ‘₯ ∈ β„• 𝑓 = (π‘€β€˜π‘₯)
143 dffo3 5676 . . 3 (𝑀:ℕ–onto→𝑅 ↔ (𝑀:β„•βŸΆπ‘… ∧ βˆ€π‘“ ∈ 𝑅 βˆƒπ‘₯ ∈ β„• 𝑓 = (π‘€β€˜π‘₯)))
14470, 142, 143mpbir2an 943 . 2 𝑀:ℕ–onto→𝑅
145 df-f1o 5235 . 2 (𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅 ↔ (𝑀:ℕ–1-1→𝑅 ∧ 𝑀:ℕ–onto→𝑅))
14689, 144, 145mpbir2an 943 1 𝑀:ℕ–1-1-onto→𝑅
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 709  DECID wdc 835   = wceq 1363   ∈ wcel 2158  βˆ€wral 2465  βˆƒwrex 2466  {crab 2469   βŠ† wss 3141  ifcif 3546   class class class wbr 4015   ↦ cmpt 4076  β—‘ccnv 4637  dom cdm 4638   β€œ cima 4641   Fn wfn 5223  βŸΆwf 5224  β€“1-1β†’wf1 5225  β€“ontoβ†’wfo 5226  β€“1-1-ontoβ†’wf1o 5227  β€˜cfv 5228  (class class class)co 5888   β†‘π‘š cmap 6662  Fincfn 6754  β„cr 7824  0cc0 7825  1c1 7826   + caddc 7828   < clt 8006   ≀ cle 8007  β„•cn 8933  β„•0cn0 9190  β„€cz 9267  β„€β‰₯cuz 9542  ...cfz 10022  β†‘cexp 10533   βˆ₯ cdvds 11808  β„™cprime 12121   pCnt cpc 12298
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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7916  ax-resscn 7917  ax-1cn 7918  ax-1re 7919  ax-icn 7920  ax-addcl 7921  ax-addrcl 7922  ax-mulcl 7923  ax-mulrcl 7924  ax-addcom 7925  ax-mulcom 7926  ax-addass 7927  ax-mulass 7928  ax-distr 7929  ax-i2m1 7930  ax-0lt1 7931  ax-1rid 7932  ax-0id 7933  ax-rnegex 7934  ax-precex 7935  ax-cnre 7936  ax-pre-ltirr 7937  ax-pre-ltwlin 7938  ax-pre-lttrn 7939  ax-pre-apti 7940  ax-pre-ltadd 7941  ax-pre-mulgt0 7942  ax-pre-mulext 7943  ax-arch 7944  ax-caucvg 7945
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-isom 5237  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6155  df-2nd 6156  df-recs 6320  df-frec 6406  df-1o 6431  df-2o 6432  df-er 6549  df-map 6664  df-en 6755  df-fin 6757  df-sup 6997  df-inf 6998  df-pnf 8008  df-mnf 8009  df-xr 8010  df-ltxr 8011  df-le 8012  df-sub 8144  df-neg 8145  df-reap 8546  df-ap 8553  df-div 8644  df-inn 8934  df-2 8992  df-3 8993  df-4 8994  df-n0 9191  df-xnn0 9254  df-z 9268  df-uz 9543  df-q 9634  df-rp 9668  df-fz 10023  df-fzo 10157  df-fl 10284  df-mod 10337  df-seqfrec 10460  df-exp 10534  df-cj 10865  df-re 10866  df-im 10867  df-rsqrt 11021  df-abs 11022  df-dvds 11809  df-gcd 11958  df-prm 12122  df-pc 12299
This theorem is referenced by:  1arith2  12380
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