Theorem 3dom 17001

Description: A set that dominates ordinal 3 has at least 3 different members. (Contributed by Jim Kingdon, 12-Feb-2026.)

Assertion

Ref	Expression
3dom	⊢ (3o ≼ 𝐴 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴

Proof of Theorem 3dom

Dummy variable 𝑓 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		brdomi 7027	. 2 ⊢ (3o ≼ 𝐴 → ∃𝑓 𝑓:3o–1-1→𝐴)
2		f1f 5596	. . . . 5 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → 𝑓:3o⟶𝐴)
3	2	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → 𝑓:3o⟶𝐴)
4		0lt2o 6708	. . . . . . 7 ⊢ ∅ ∈ 2o
5		elelsuc 4552	. . . . . . 7 ⊢ (∅ ∈ 2o → ∅ ∈ suc 2o)
6	4, 5	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ∅ ∈ suc 2o
7		df-3o 6683	. . . . . 6 ⊢ 3o = suc 2o
8	6, 7	eleqtrri 2314	. . . . 5 ⊢ ∅ ∈ 3o
9	8	a1i 9	. . . 4 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → ∅ ∈ 3o)
10	3, 9	ffvelcdmd 5838	. . 3 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘∅) ∈ 𝐴)
11		1lt2o 6709	. . . . . . . 8 ⊢ 1o ∈ 2o
12		elelsuc 4552	. . . . . . . 8 ⊢ (1o ∈ 2o → 1o ∈ suc 2o)
13	11, 12	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ 1o ∈ suc 2o
14	13, 7	eleqtrri 2314	. . . . . 6 ⊢ 1o ∈ 3o
15	14	a1i 9	. . . . 5 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → 1o ∈ 3o)
16	3, 15	ffvelcdmd 5838	. . . 4 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘1o) ∈ 𝐴)
17		2onn 6788	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2o ∈ ω
18	17	elexi 2834	. . . . . . . . 9 ⊢ 2o ∈ V
19	18	sucid 4560	. . . . . . . 8 ⊢ 2o ∈ suc 2o
20	19, 7	eleqtrri 2314	. . . . . . 7 ⊢ 2o ∈ 3o
21	20	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → 2o ∈ 3o)
22	3, 21	ffvelcdmd 5838	. . . . 5 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘2o) ∈ 𝐴)
23		1n0 6699	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1o ≠ ∅
24	23	nesymi 2466	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ ∅ = 1o
25		f1veqaeq 5969	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (∅ ∈ 3o ∧ 1o ∈ 3o)) → ((𝑓‘∅) = (𝑓‘1o) → ∅ = 1o))
26	24, 25	mtoi 674	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (∅ ∈ 3o ∧ 1o ∈ 3o)) → ¬ (𝑓‘∅) = (𝑓‘1o))
27	8, 14, 26	mpanr12 443	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → ¬ (𝑓‘∅) = (𝑓‘1o))
28	27	neqned 2427	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o))
29	28	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o))
30		2on0 6691	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2o ≠ ∅
31	30	nesymi 2466	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ ∅ = 2o
32		f1veqaeq 5969	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (∅ ∈ 3o ∧ 2o ∈ 3o)) → ((𝑓‘∅) = (𝑓‘2o) → ∅ = 2o))
33	31, 32	mtoi 674	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (∅ ∈ 3o ∧ 2o ∈ 3o)) → ¬ (𝑓‘∅) = (𝑓‘2o))
34	8, 20, 33	mpanr12 443	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → ¬ (𝑓‘∅) = (𝑓‘2o))
35	34	neqned 2427	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘2o))
36	35	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘2o))
37		nnord 4757	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (2o ∈ ω → Ord 2o)
38	17, 37	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ord 2o
39		ordirr 4687	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Ord 2o → ¬ 2o ∈ 2o)
40	38, 39	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ¬ 2o ∈ 2o
41		eleq1 2301	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1o = 2o → (1o ∈ 2o ↔ 2o ∈ 2o))
42	40, 41	mtbiri 686	. . . . . . . . . 10 ⊢ (1o = 2o → ¬ 1o ∈ 2o)
43	11, 42	mt2 649	. . . . . . . . 9 ⊢ ¬ 1o = 2o
44		f1veqaeq 5969	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (1o ∈ 3o ∧ 2o ∈ 3o)) → ((𝑓‘1o) = (𝑓‘2o) → 1o = 2o))
45	43, 44	mtoi 674	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑓:3o–1-1→𝐴 ∧ (1o ∈ 3o ∧ 2o ∈ 3o)) → ¬ (𝑓‘1o) = (𝑓‘2o))
46	14, 20, 45	mpanr12 443	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → ¬ (𝑓‘1o) = (𝑓‘2o))
47	46	neqned 2427	. . . . . 6 ⊢ (𝑓:3o–1-1→𝐴 → (𝑓‘1o) ≠ (𝑓‘2o))
48	47	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → (𝑓‘1o) ≠ (𝑓‘2o))
49		neeq2 2434	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (𝑓‘2o) → ((𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ↔ (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘2o)))
50		neeq2 2434	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (𝑓‘2o) → ((𝑓‘1o) ≠ 𝑧 ↔ (𝑓‘1o) ≠ (𝑓‘2o)))
51	49, 50	3anbi23d 1356	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑓‘2o) → (((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧) ↔ ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘2o) ∧ (𝑓‘1o) ≠ (𝑓‘2o))))
52	51	rspcev 2929	. . . . 5 ⊢ (((𝑓‘2o) ∈ 𝐴 ∧ ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘2o) ∧ (𝑓‘1o) ≠ (𝑓‘2o))) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧))
53	22, 29, 36, 48, 52	syl13anc 1280	. . . 4 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧))
54		neeq2 2434	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (𝑓‘1o) → ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ↔ (𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o)))
55		biidd 172	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (𝑓‘1o) → ((𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ↔ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧))
56		neeq1 2433	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = (𝑓‘1o) → (𝑦 ≠ 𝑧 ↔ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧))
57	54, 55, 56	3anbi123d 1353	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (𝑓‘1o) → (((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧) ↔ ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧)))
58	57	rexbidv 2551	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (𝑓‘1o) → (∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧)))
59	58	rspcev 2929	. . . 4 ⊢ (((𝑓‘1o) ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ (𝑓‘1o) ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ (𝑓‘1o) ≠ 𝑧)) → ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))
60	16, 53, 59	syl2anc 415	. . 3 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))
61		neeq1 2433	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘∅) → (𝑥 ≠ 𝑦 ↔ (𝑓‘∅) ≠ 𝑦))
62		neeq1 2433	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘∅) → (𝑥 ≠ 𝑧 ↔ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧))
63		biidd 172	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘∅) → (𝑦 ≠ 𝑧 ↔ 𝑦 ≠ 𝑧))
64	61, 62, 63	3anbi123d 1353	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘∅) → ((𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧) ↔ ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧)))
65	64	2rexbidv 2575	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑓‘∅) → (∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧)))
66	65	rspcev 2929	. . 3 ⊢ (((𝑓‘∅) ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 ((𝑓‘∅) ≠ 𝑦 ∧ (𝑓‘∅) ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧)) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))
67	10, 60, 66	syl2anc 415	. 2 ⊢ ((3o ≼ 𝐴 ∧ 𝑓:3o–1-1→𝐴) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))
68	1, 67	exlimddv 1954	1 ⊢ (3o ≼ 𝐴 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐴 ∃𝑧 ∈ 𝐴 (𝑥 ≠ 𝑦 ∧ 𝑥 ≠ 𝑧 ∧ 𝑦 ≠ 𝑧))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 1009   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420  ∃wrex 2529  ∅c0 3520   class class class wbr 4128  Ord word 4505  suc csuc 4508  ωcom 4735  ⟶wf 5371  –1-1→wf1 5372  ‘cfv 5375  1_oc1o 6674  2_oc2o 6675  3_oc3o 6676   ≼ cdom 7015

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-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  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-v 2823  df-sbc 3052  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3690  df-sn 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-br 4129  df-opab 4191  df-tr 4228  df-id 4436  df-iord 4509  df-on 4511  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fv 5383  df-1o 6681  df-2o 6682  df-3o 6683  df-dom 7018

This theorem is referenced by:  pw1ndom3  17003