Theorem znnen 13149

Description: The set of integers and the set of positive integers are equinumerous. Corollary 8.1.23 of [AczelRathjen], p. 75. (Contributed by NM, 31-Jul-2004.)

Assertion

Ref	Expression
znnen	⊢ ℤ ≈ ℕ

Proof of Theorem znnen

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		unrab 3492	. . 3 ⊢ ({𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑧 ∈ ℕ} ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) = {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0)}
2		nnssz 9594	. . . . . 6 ⊢ ℕ ⊆ ℤ
3		dfss1 3425	. . . . . 6 ⊢ (ℕ ⊆ ℤ ↔ (ℤ ∩ ℕ) = ℕ)
4	2, 3	mpbi 145	. . . . 5 ⊢ (ℤ ∩ ℕ) = ℕ
5		dfin5 3218	. . . . 5 ⊢ (ℤ ∩ ℕ) = {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑧 ∈ ℕ}
6	4, 5	eqtr3i 2255	. . . 4 ⊢ ℕ = {𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑧 ∈ ℕ}
7	6	uneq1i 3369	. . 3 ⊢ (ℕ ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) = ({𝑧 ∈ ℤ ∣ 𝑧 ∈ ℕ} ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0})
8		rabid2 2721	. . . 4 ⊢ (ℤ = {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0)} ↔ ∀𝑧 ∈ ℤ (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0))
9		elznn 9593	. . . . 5 ⊢ (𝑧 ∈ ℤ ↔ (𝑧 ∈ ℝ ∧ (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0)))
10	9	simprbi 275	. . . 4 ⊢ (𝑧 ∈ ℤ → (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0))
11	8, 10	mprgbir 2600	. . 3 ⊢ ℤ = {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧 ∈ ℕ ∨ -𝑧 ∈ ℕ0)}
12	1, 7, 11	3eqtr4ri 2264	. 2 ⊢ ℤ = (ℕ ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0})
13		nnex 9243	. . . 4 ⊢ ℕ ∈ V
14	13	enref 7004	. . 3 ⊢ ℕ ≈ ℕ
15		zex 9586	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ V
16	15	rabex 4256	. . . . 5 ⊢ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∈ V
17		nn0ex 9502	. . . . 5 ⊢ ℕ0 ∈ V
18		negeq 8466	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑥 → -𝑧 = -𝑥)
19	18	eleq1d 2301	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑥 → (-𝑧 ∈ ℕ0 ↔ -𝑥 ∈ ℕ0))
20	19	elrab 2973	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ↔ (𝑥 ∈ ℤ ∧ -𝑥 ∈ ℕ0))
21	20	simprbi 275	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} → -𝑥 ∈ ℕ0)
22		negeq 8466	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = -𝑦 → -𝑧 = --𝑦)
23	22	eleq1d 2301	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = -𝑦 → (-𝑧 ∈ ℕ0 ↔ --𝑦 ∈ ℕ0))
24		nn0negz 9611	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → -𝑦 ∈ ℤ)
25		nn0cn 9506	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → 𝑦 ∈ ℂ)
26	25	negnegd 8575	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → --𝑦 = 𝑦)
27	26	eleq1d 2301	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → (--𝑦 ∈ ℕ0 ↔ 𝑦 ∈ ℕ0))
28	27	ibir 177	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → --𝑦 ∈ ℕ0)
29	23, 24, 28	elrabd 2975	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ℕ0 → -𝑦 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0})
30		elrabi 2970	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} → 𝑥 ∈ ℤ)
31	30	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → 𝑥 ∈ ℤ)
32	31	zcnd 9701	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → 𝑥 ∈ ℂ)
33	25	adantl 277	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → 𝑦 ∈ ℂ)
34		negcon2 8526	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑥 = -𝑦 ↔ 𝑦 = -𝑥))
35	32, 33, 34	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∧ 𝑦 ∈ ℕ0) → (𝑥 = -𝑦 ↔ 𝑦 = -𝑥))
36	16, 17, 21, 29, 35	en3i 7010	. . . 4 ⊢ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ≈ ℕ0
37		nn0ennn 10795	. . . 4 ⊢ ℕ0 ≈ ℕ
38	36, 37	entri 7026	. . 3 ⊢ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ≈ ℕ
39		inrab2 3494	. . . 4 ⊢ ({𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∩ ℕ) = {𝑧 ∈ (ℤ ∩ ℕ) ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}
40		incom 3411	. . . 4 ⊢ ({𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ∩ ℕ) = (ℕ ∩ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0})
41		rabeq0 3538	. . . . 5 ⊢ ({𝑧 ∈ (ℤ ∩ ℕ) ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} = ∅ ↔ ∀𝑧 ∈ (ℤ ∩ ℕ) ¬ -𝑧 ∈ ℕ0)
42		0red 8275	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 0 ∈ ℝ)
43		simpl 109	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 𝑧 ∈ ℕ)
44	43	nnred 9250	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 𝑧 ∈ ℝ)
45		nngt0 9262	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → 0 < 𝑧)
46	45	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 0 < 𝑧)
47		nn0ge0 9521	. . . . . . . . . 10 ⊢ (-𝑧 ∈ ℕ0 → 0 ≤ -𝑧)
48	47	adantl 277	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 0 ≤ -𝑧)
49	44	le0neg1d 8791	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → (𝑧 ≤ 0 ↔ 0 ≤ -𝑧))
50	48, 49	mpbird 167	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 𝑧 ≤ 0)
51	42, 44, 42, 46, 50	ltletrd 8697	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → 0 < 0)
52	42	ltnrd 8385	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑧 ∈ ℕ ∧ -𝑧 ∈ ℕ0) → ¬ 0 < 0)
53	51, 52	pm2.65da 667	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 ∈ ℕ → ¬ -𝑧 ∈ ℕ0)
54	53, 4	eleq2s 2327	. . . . 5 ⊢ (𝑧 ∈ (ℤ ∩ ℕ) → ¬ -𝑧 ∈ ℕ0)
55	41, 54	mprgbir 2600	. . . 4 ⊢ {𝑧 ∈ (ℤ ∩ ℕ) ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} = ∅
56	39, 40, 55	3eqtr3i 2261	. . 3 ⊢ (ℕ ∩ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) = ∅
57		unennn 13148	. . 3 ⊢ ((ℕ ≈ ℕ ∧ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0} ≈ ℕ ∧ (ℕ ∩ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) = ∅) → (ℕ ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) ≈ ℕ)
58	14, 38, 56, 57	mp3an 1374	. 2 ⊢ (ℕ ∪ {𝑧 ∈ ℤ ∣ -𝑧 ∈ ℕ0}) ≈ ℕ
59	12, 58	eqbrtri 4130	1 ⊢ ℤ ≈ ℕ

Syntax hints:  ¬ wn 3   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 716   = wceq 1398   ∈ wcel 2203  {crab 2524   ∪ cun 3209   ∩ cin 3210   ⊆ wss 3211  ∅c0 3508   class class class wbr 4109   ≈ cen 6973  ℂcc 8125  ℝcr 8126  0cc0 8127   < clt 8308   ≤ cle 8309  -cneg 8445  ℕcn 9237  ℕ₀cn0 9496  ℤcz 9577

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 4228  ax-pow 4287  ax-pr 4322  ax-un 4554  ax-setind 4659  ax-cnex 8218  ax-resscn 8219  ax-1cn 8220  ax-1re 8221  ax-icn 8222  ax-addcl 8223  ax-addrcl 8224  ax-mulcl 8225  ax-mulrcl 8226  ax-addcom 8227  ax-mulcom 8228  ax-addass 8229  ax-mulass 8230  ax-distr 8231  ax-i2m1 8232  ax-0lt1 8233  ax-1rid 8234  ax-0id 8235  ax-rnegex 8236  ax-precex 8237  ax-cnre 8238  ax-pre-ltirr 8239  ax-pre-ltwlin 8240  ax-pre-lttrn 8241  ax-pre-apti 8242  ax-pre-ltadd 8243  ax-pre-mulgt0 8244  ax-pre-mulext 8245  ax-arch 8246

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-xor 1421  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-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2815  df-sbc 3043  df-csb 3139  df-dif 3213  df-un 3215  df-in 3217  df-ss 3224  df-nul 3509  df-pw 3671  df-sn 3695  df-pr 3696  df-op 3698  df-uni 3915  df-int 3950  df-iun 3993  df-br 4110  df-opab 4172  df-mpt 4173  df-id 4414  df-po 4417  df-iso 4418  df-xp 4755  df-rel 4756  df-cnv 4757  df-co 4758  df-dm 4759  df-rn 4760  df-res 4761  df-ima 4762  df-iota 5312  df-fun 5354  df-fn 5355  df-f 5356  df-f1 5357  df-fo 5358  df-f1o 5359  df-fv 5360  df-riota 6003  df-ov 6053  df-oprab 6054  df-mpo 6055  df-1st 6334  df-2nd 6335  df-er 6767  df-en 6976  df-pnf 8310  df-mnf 8311  df-xr 8312  df-ltxr 8313  df-le 8314  df-sub 8446  df-neg 8447  df-reap 8849  df-ap 8856  df-div 8947  df-inn 9238  df-2 9296  df-n0 9497  df-z 9578  df-q 9952  df-rp 9987  df-fl 10630  df-mod 10685  df-dvds 12474

This theorem is referenced by:  qnnen  13182