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

Theorem ackbij1b 10191
Description: The Ackermann bijection, part 1b: the bijection from ackbij1 10190 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‘ 𝑦𝑥 ({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‘ 𝑦𝑥 ({𝑦} × 𝒫 𝑦)))
21ackbij1lem17 10188 . . . . 5 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω
3 ackbij2lem1 10171 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin))
4 pwexg 5333 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ V)
5 f1imaeng 8985 . . . . 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 1468 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
7 nnfi 9131 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ Fin)
8 pwfi 9268 . . . . . 6 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
97, 8sylib 218 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
10 ficardid 9915 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
11 ensym 8974 . . . . 5 ((card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴 → 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴))
129, 10, 113syl 18 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴))
13 entr 8977 . . . 4 (((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴 ∧ 𝒫 𝐴 ≈ (card‘𝒫 𝐴)) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
146, 12, 13syl2anc 584 . . 3 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
15 onfin2 9180 . . . . . . 7 ω = (On ∩ Fin)
16 inss2 4201 . . . . . . 7 (On ∩ Fin) ⊆ Fin
1715, 16eqsstri 3993 . . . . . 6 ω ⊆ Fin
18 ficardom 9914 . . . . . . 7 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
199, 18syl 17 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
2017, 19sselid 3944 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin)
21 php3 9173 . . . . . 6 (((card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin ∧ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴)) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴))
2221ex 412 . . . . 5 ((card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴)))
2320, 22syl 17 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴)))
24 sdomnen 8952 . . . 4 ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≺ (card‘𝒫 𝐴) → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴))
2523, 24syl6 35 . . 3 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ≈ (card‘𝒫 𝐴)))
2614, 25mt2d 136 . 2 (𝐴 ∈ ω → ¬ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴))
27 fvex 6871 . . . . . 6 (𝐹𝑎) ∈ V
28 ackbij1lem3 10174 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin))
29 elpwi 4570 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ 𝒫 𝐴𝑎𝐴)
301ackbij1lem12 10183 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin) ∧ 𝑎𝐴) → (𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴))
3128, 29, 30syl2an 596 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴))
321ackbij1lem10 10181 . . . . . . . . . . 11 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶ω
33 peano1 7865 . . . . . . . . . . 11 ∅ ∈ ω
3432, 33f0cli 7070 . . . . . . . . . 10 (𝐹𝑎) ∈ ω
35 nnord 7850 . . . . . . . . . 10 ((𝐹𝑎) ∈ ω → Ord (𝐹𝑎))
3634, 35ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹𝑎)
3732, 33f0cli 7070 . . . . . . . . . 10 (𝐹𝐴) ∈ ω
38 nnord 7850 . . . . . . . . . 10 ((𝐹𝐴) ∈ ω → Ord (𝐹𝐴))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹𝐴)
40 ordsucsssuc 7798 . . . . . . . . 9 ((Ord (𝐹𝑎) ∧ Ord (𝐹𝐴)) → ((𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴) ↔ suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴)))
4136, 39, 40mp2an 692 . . . . . . . 8 ((𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴) ↔ suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴))
4231, 41sylib 218 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴))
431ackbij1lem14 10185 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = suc (𝐹𝐴))
441ackbij1lem8 10179 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = (card‘𝒫 𝐴))
4543, 44eqtr3d 2766 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ω → suc (𝐹𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4645adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4742, 46sseqtrd 3983 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
48 sucssel 6429 . . . . . 6 ((𝐹𝑎) ∈ V → (suc (𝐹𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
4927, 47, 48mpsyl 68 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
5049ralrimiva 3125 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
51 f1fun 6758 . . . . . 6 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω → Fun 𝐹)
522, 51ax-mp 5 . . . . 5 Fun 𝐹
53 f1dm 6760 . . . . . . 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 3988 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹)
56 funimass4 6925 . . . . 5 ((Fun 𝐹 ∧ 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹) → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5752, 55, 56sylancr 587 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5850, 57mpbird 257 . . 3 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
59 sspss 4065 . . 3 ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) ∨ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)))
6058, 59sylib 218 . 2 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊊ (card‘𝒫 𝐴) ∨ (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴)))
61 orel1 888 . 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 65 1 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 847   = wceq 1540  wcel 2109  wral 3044  Vcvv 3447  cin 3913  wss 3914  wpss 3915  𝒫 cpw 4563  {csn 4589   ciun 4955   class class class wbr 5107  cmpt 5188   × cxp 5636  dom cdm 5638  cima 5641  Ord word 6331  Oncon0 6332  suc csuc 6334  Fun wfun 6505  1-1wf1 6508  cfv 6511  ωcom 7842  cen 8915  csdm 8917  Fincfn 8918  cardccrd 9888
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-ral 3045  df-rex 3054  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-int 4911  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-1o 8434  df-2o 8435  df-oadd 8438  df-er 8671  df-map 8801  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-dju 9854  df-card 9892
This theorem is referenced by:  ackbij2lem2  10192
  Copyright terms: Public domain W3C validator