Theorem nninfinf 10801

Description: ℕ_∞ is infinte. (Contributed by Jim Kingdon, 8-Jul-2025.)

Assertion

Ref	Expression
nninfinf	⊢ ω ≼ ℕ∞

Proof of Theorem nninfinf

Dummy variables 𝑖 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnnninf 7416	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ ω → (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) ∈ ℕ∞)
2	1	a1i 9	. . 3 ⊢ (⊤ → (𝑛 ∈ ω → (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) ∈ ℕ∞))
3		1lt2o 6674	. . . . . . . . 9 ⊢ 1o ∈ 2o
4	3	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → 1o ∈ 2o)
5		0lt2o 6673	. . . . . . . . 9 ⊢ ∅ ∈ 2o
6	5	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → ∅ ∈ 2o)
7		simpr 110	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → 𝑖 ∈ ω)
8		simpll 527	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → 𝑛 ∈ ω)
9		nndcel 6732	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑖 ∈ ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → DECID 𝑖 ∈ 𝑛)
10	7, 8, 9	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → DECID 𝑖 ∈ 𝑛)
11	4, 6, 10	ifcldcd 3659	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) ∈ 2o)
12	11	ralrimiva 2615	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) ∈ 2o)
13		mpteqb 5767	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) ∈ 2o → ((𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) = (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) ↔ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)))
14	12, 13	syl 14	. . . . 5 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → ((𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) = (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) ↔ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)))
15		nfv 1577	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑖(𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω)
16		nfra1 2573	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑖∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)
17	15, 16	nfan 1614	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑖((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅))
18		elnn 4727	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑖 ∈ 𝑛 ∧ 𝑛 ∈ ω) → 𝑖 ∈ ω)
19	18	expcom 116	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ω → (𝑖 ∈ 𝑛 → 𝑖 ∈ ω))
20	19	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → (𝑖 ∈ 𝑛 → 𝑖 ∈ ω))
21		elnn 4727	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑖 ∈ 𝑚 ∧ 𝑚 ∈ ω) → 𝑖 ∈ ω)
22	21	expcom 116	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 ∈ ω → (𝑖 ∈ 𝑚 → 𝑖 ∈ ω))
23	22	ad2antlr 489	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → (𝑖 ∈ 𝑚 → 𝑖 ∈ ω))
24		simplr 529	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → 𝑚 ∈ ω)
25		nndcel 6732	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑖 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → DECID 𝑖 ∈ 𝑚)
26	7, 24, 25	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → DECID 𝑖 ∈ 𝑚)
27		1n0 6664	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 1o ≠ ∅
28		ifnebibdc 3667	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((DECID 𝑖 ∈ 𝑛 ∧ DECID 𝑖 ∈ 𝑚 ∧ 1o ≠ ∅) → (if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) ↔ (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
29	27, 28	mp3an3 1363	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((DECID 𝑖 ∈ 𝑛 ∧ DECID 𝑖 ∈ 𝑚) → (if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) ↔ (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
30	10, 26, 29	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑖 ∈ ω) → (if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) ↔ (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
31	30	ralbidva 2538	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → (∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) ↔ ∀𝑖 ∈ ω (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
32	31	biimpa 296	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → ∀𝑖 ∈ ω (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚))
33		rsp 2589	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑖 ∈ ω (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚) → (𝑖 ∈ ω → (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
34	32, 33	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → (𝑖 ∈ ω → (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚)))
35	20, 23, 34	pm5.21ndd 713	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚))
36	17, 35	alrimi 1571	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → ∀𝑖(𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚))
37		axext4 2216	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑚 ↔ ∀𝑖(𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚))
38	36, 37	sylibr 134	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) → 𝑛 = 𝑚)
39	38	ex 115	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → (∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) → 𝑛 = 𝑚))
40		elequ2 2208	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑖 ∈ 𝑛 ↔ 𝑖 ∈ 𝑚))
41	40	ifbid 3643	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅))
42	41	ralrimivw 2616	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅))
43	39, 42	impbid1 142	. . . . 5 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → (∀𝑖 ∈ ω if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅) = if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅) ↔ 𝑛 = 𝑚))
44	14, 43	bitrd 188	. . . 4 ⊢ ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → ((𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) = (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) ↔ 𝑛 = 𝑚))
45	44	a1i 9	. . 3 ⊢ (⊤ → ((𝑛 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → ((𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑛, 1o, ∅)) = (𝑖 ∈ ω ↦ if(𝑖 ∈ 𝑚, 1o, ∅)) ↔ 𝑛 = 𝑚)))
46		omex 4714	. . . 4 ⊢ ω ∈ V
47	46	a1i 9	. . 3 ⊢ (⊤ → ω ∈ V)
48		nninfex 7411	. . . 4 ⊢ ℕ∞ ∈ V
49	48	a1i 9	. . 3 ⊢ (⊤ → ℕ∞ ∈ V)
50	2, 45, 47, 49	dom3d 7012	. 2 ⊢ (⊤ → ω ≼ ℕ∞)
51	50	mptru 1407	1 ⊢ ω ≼ ℕ∞

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105  DECID wdc 842  ∀wal 1396   = wceq 1398  ⊤wtru 1399   ∈ wcel 2203   ≠ wne 2412  ∀wral 2520  Vcvv 2812  ∅c0 3507  ifcif 3619   class class class wbr 4108   ↦ cmpt 4170  ωcom 4711  1_oc1o 6639  2_oc2o 6640   ≼ cdom 6973  ℕ_∞xnninf 7409

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-sep 4227  ax-nul 4235  ax-pow 4286  ax-pr 4321  ax-un 4553  ax-setind 4658  ax-iinf 4709

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-ral 2525  df-rex 2526  df-rab 2529  df-v 2814  df-sbc 3042  df-csb 3138  df-dif 3212  df-un 3214  df-in 3216  df-ss 3223  df-nul 3508  df-if 3620  df-pw 3670  df-sn 3694  df-pr 3695  df-op 3697  df-uni 3914  df-int 3949  df-br 4109  df-opab 4171  df-mpt 4172  df-tr 4208  df-id 4413  df-iord 4486  df-on 4488  df-suc 4491  df-iom 4712  df-xp 4754  df-rel 4755  df-cnv 4756  df-co 4757  df-dm 4758  df-rn 4759  df-res 4760  df-ima 4761  df-iota 5311  df-fun 5353  df-fn 5354  df-f 5355  df-f1 5356  df-fv 5359  df-ov 6052  df-oprab 6053  df-mpo 6054  df-1o 6646  df-2o 6647  df-map 6883  df-dom 6976  df-nninf 7410

This theorem is referenced by:  nnnninfen  16786