MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ackbij1b Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ackbij1b 10323
Description: The Ackermann bijection, part 1b: the bijection from ackbij1 10322 restricts naturally to the powers of particular naturals. (Contributed by Stefan O'Rear, 18-Nov-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
ackbij.f 𝐹 = (𝑥 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin) ↦ (card‘∪ 𝑦 ∈ 𝑥 ({𝑦} × 𝒫 𝑦)))
Assertion
Ref Expression
ackbij1b (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦

Proof of Theorem ackbij1b
Dummy variable 𝑎 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ackbij.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑥 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin) ↦ (card‘∪ 𝑦 ∈ 𝑥 ({𝑦} × 𝒫 𝑦)))
21ackbij1lem17 10320 . . . . 5 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω
3 ackbij2lem1 10303 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin))
4 pwexg 5340 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ V)
5 f1imaeng 9049 . . . . 5 ((𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω ∧ 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin) ∧ 𝒫 𝐴 ∈ V) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
62, 3, 4, 5mp3an2i 1495 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
7 nnfi 9191 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ Fin)
8 pwfi 9318 . . . . . 6 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
97, 8sylib 221 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
10 ficardid 10050 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
11 ensym 9038 . . . . 5 ((card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴 → 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴))
129, 10, 113syl 19 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴))
13 entr 9041 . . . 4 (((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴)) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
146, 12, 13syl2anc 596 . . 3 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
15 onfin2 9240 . . . . . . 7 ω = (On ∩ Fin)
16 inss2 4133 . . . . . . 7 (On ∩ Fin) ⊆ Fin
1715, 16eqsstri 3955 . . . . . 6 ω ⊆ Fin
18 ficardom 10049 . . . . . . 7 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
199, 18syl 18 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
2017, 19sselid 3907 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin)
21 php3 9232 . . . . . 6 (((card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin ∧ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴)) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴))
2221ex 418 . . . . 5 ((card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴)))
2320, 22syl 18 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴)))
24 sdomnen 9016 . . . 4 ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴) → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
2523, 24syl6 36 . . 3 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴)))
2614, 25mt2d 137 . 2 (𝐴 ∈ ω → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴))
27 fvex 6903 . . . . . 6 (𝐹‘𝑎) ∈ V
28 ackbij1lem3 10306 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin))
29 elpwi 4563 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ 𝒫 𝐴 → 𝑎 ⊆ 𝐴)
301ackbij1lem12 10315 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin) ∧ 𝑎 ⊆ 𝐴) → (𝐹‘𝑎) ⊆ (𝐹‘𝐴))
3128, 29, 30syl2an 608 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹‘𝑎) ⊆ (𝐹‘𝐴))
321ackbij1lem10 10313 . . . . . . . . . . 11 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶ω
33 peano1 7904 . . . . . . . . . . 11 ∅ ∈ ω
3432, 33f0cli 7103 . . . . . . . . . 10 (𝐹‘𝑎) ∈ ω
35 nnord 7889 . . . . . . . . . 10 ((𝐹‘𝑎) ∈ ω → Ord (𝐹‘𝑎))
3634, 35ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹‘𝑎)
3732, 33f0cli 7103 . . . . . . . . . 10 (𝐹‘𝐴) ∈ ω
38 nnord 7889 . . . . . . . . . 10 ((𝐹‘𝐴) ∈ ω → Ord (𝐹‘𝐴))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹‘𝐴)
40 ordsucsssuc 7838 . . . . . . . . 9 ((Ord (𝐹‘𝑎) ∧ Ord (𝐹‘𝐴)) → ((𝐹‘𝑎) ⊆ (𝐹‘𝐴) ↔ suc (𝐹‘𝑎) ⊆ suc (𝐹‘𝐴)))
4136, 39, 40mp2an 705 . . . . . . . 8 ((𝐹‘𝑎) ⊆ (𝐹‘𝐴) ↔ suc (𝐹‘𝑎) ⊆ suc (𝐹‘𝐴))
4231, 41sylib 221 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹‘𝑎) ⊆ suc (𝐹‘𝐴))
431ackbij1lem14 10317 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = suc (𝐹‘𝐴))
441ackbij1lem8 10311 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = (card‘𝒫 𝐴))
4543, 44eqtr3d 2797 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ω → suc (𝐹‘𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4645adantr 486 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹‘𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4742, 46sseqtrd 3945 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹‘𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
48 sucssel 6463 . . . . . 6 ((𝐹‘𝑎) ∈ V → (suc (𝐹‘𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
4927, 47, 48mpsyl 69 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
5049ralrimiva 3154 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
51 f1fun 6785 . . . . . 6 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω → Fun 𝐹)
522, 51ax-mp 5 . . . . 5 Fun 𝐹
53 f1dm 6789 . . . . . . 7 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω → dom 𝐹 = (𝒫 ω ∩ Fin))
542, 53ax-mp 5 . . . . . 6 dom 𝐹 = (𝒫 ω ∩ Fin)
553, 54sseqtrrdi 3950 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹)
56 funimass4 6954 . . . . 5 ((Fun 𝐹 ∧ 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹) → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5752, 55, 56sylancr 599 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5850, 57mpbird 260 . . 3 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
59 sspss 4028 . . 3 ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) ∨ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)))
6058, 59sylib 221 . 2 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) ∨ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)))
61 orel1 902 . 2 (¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → (((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) ∨ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)))
6226, 60, 61sylc 66 1 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450   ⊆ wss 3896   ⊊ wpss 4012   ∩ cin 4088  𝒫 cpw 4556  {csn 4584  ∪ ciun 4950   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   × cxp 5649  dom cdm 5651   “ cima 5654  Ord word 6364  Oncon0 6365  suc csuc 6367  Fun wfun 6537  –1-1→wf1 6540  ‘cfv 6543  ωcom 7881   ≈ cen 8978   ≺ csdm 8980  Fincfn 8981  cardccrd 10023
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8387  df-rdg 8426  df-1o 8484  df-2o 8485  df-oadd 8488  df-er 8725  df-map 8857  df-en 8982  df-dom 8983  df-sdom 8984  df-fin 8985  df-dju 9989  df-card 10027
This theorem is used by:  ackbij2lem2  10324
  Copyright terms: Public domain W3C validator