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

Theorem ackbij1b 10355
Description: The Ackermann bijection, part 1b: the bijection from ackbij1 10354 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 10352 . . . . 5 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶1-1ω
3 ackbij2lem1 10335 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin))
4 pwexg 5347 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ V)
5 f1imaeng 9079 . . . . 5 ((𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶1-1ω ∧ 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin) ∧ 𝒫 𝐴 ∈ V) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
62, 3, 4, 5mp3an2i 1496 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
7 nnfi 9221 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ Fin)
8 pwfi 9348 . . . . . 6 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
97, 8sylib 221 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
10 ficardid 10080 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
11 ensym 9068 . . . . 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 9071 . . . 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 9270 . . . . . . 7 ω = (On ∩ Fin)
16 inss2 4137 . . . . . . 7 (On ∩ Fin) ⊆ Fin
1715, 16eqsstri 3959 . . . . . 6 ω ⊆ Fin
18 ficardom 10079 . . . . . . 7 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
199, 18syl 18 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
2017, 19sselid 3911 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin)
21 php3 9262 . . . . . 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 9046 . . . 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 6929 . . . . . 6 (𝐹‘𝑎) ∈ V
28 ackbij1lem3 10338 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin))
29 elpwi 4567 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ 𝒫 𝐴 → 𝑎 ⊆ 𝐴)
301ackbij1lem12 10347 . . . . . . . . 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 10345 . . . . . . . . . . 11 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶ω
33 peano1 7934 . . . . . . . . . . 11 ∅ ∈ ω
3432, 33f0cli 7130 . . . . . . . . . 10 (𝐹‘𝑎) ∈ ω
35 nnord 7919 . . . . . . . . . 10 ((𝐹‘𝑎) ∈ ω → Ord (𝐹‘𝑎))
3634, 35ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹‘𝑎)
3732, 33f0cli 7130 . . . . . . . . . 10 (𝐹‘𝐴) ∈ ω
38 nnord 7919 . . . . . . . . . 10 ((𝐹‘𝐴) ∈ ω → Ord (𝐹‘𝐴))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹‘𝐴)
40 ordsucsssuc 7868 . . . . . . . . 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 10349 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = suc (𝐹‘𝐴))
441ackbij1lem8 10343 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = (card‘𝒫 𝐴))
4543, 44eqtr3d 2800 . . . . . . . 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 3949 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹‘𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
48 sucssel 6486 . . . . . 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 3158 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹‘𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
51 f1fun 6810 . . . . . 6 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶1-1ω → Fun 𝐹)
522, 51ax-mp 5 . . . . 5 Fun 𝐹
53 f1dm 6814 . . . . . . 7 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶1-1ω → dom 𝐹 = (𝒫 ω ∩ Fin))
542, 53ax-mp 5 . . . . . 6 dom 𝐹 = (𝒫 ω ∩ Fin)
553, 54sseqtrrdi 3954 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹)
56 funimass4 6980 . . . . 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 4032 . . 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 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ⊊ wpss 4016   ∩ cin 4092  𝒫 cpw 4560  {csn 4588  ∪ ciun 4956   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192   × cxp 5656  dom cdm 5658   “ cima 5661  Ord word 6387  Oncon0 6388  suc csuc 6390  Fun wfun 6560  ⟶1-1wf1 6563  ‘cfv 6566  ωcom 7911   ≈ cen 9008   ≺ csdm 9010  Fincfn 9011  cardccrd 10053
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-oadd 8518  df-er 8755  df-map 8887  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-dju 10019  df-card 10057
This theorem is used by:  ackbij2lem2  10356
  Copyright terms: Public domain W3C validator