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

Theorem ackbij1b 10237
Description: The Ackermann bijection, part 1b: the bijection from ackbij1 10236 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 10234 . . . . 5 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω
3 ackbij2lem1 10217 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ (𝒫 ω ∩ Fin))
4 pwexg 5351 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ V)
5 f1imaeng 9017 . . . . 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 9159 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ Fin)
8 pwfi 9285 . . . . . 6 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
97, 8sylib 221 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ∈ Fin)
10 ficardid 9964 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ≈ 𝒫 𝐴)
11 ensym 9006 . . . . 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 9009 . . . 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 9208 . . . . . . 7 ω = (On ∩ Fin)
16 inss2 4190 . . . . . . 7 (On ∩ Fin) ⊆ Fin
1715, 16eqsstri 3984 . . . . . 6 ω ⊆ Fin
18 ficardom 9963 . . . . . . 7 (𝒫 𝐴 ∈ Fin → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
199, 18syl 18 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ ω)
2017, 19sselid 3936 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → (card‘𝒫 𝐴) ∈ Fin)
21 php3 9200 . . . . . 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 8984 . . . 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 6898 . . . . . 6 (𝐹𝑎) ∈ V
28 ackbij1lem3 10220 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → 𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin))
29 elpwi 4571 . . . . . . . . 9 (𝑎 ∈ 𝒫 𝐴𝑎𝐴)
301ackbij1lem12 10229 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ (𝒫 ω ∩ Fin) ∧ 𝑎𝐴) → (𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴))
3128, 29, 30syl2an 608 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴))
321ackbij1lem10 10227 . . . . . . . . . . 11 𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)⟶ω
33 peano1 7891 . . . . . . . . . . 11 ∅ ∈ ω
3432, 33f0cli 7097 . . . . . . . . . 10 (𝐹𝑎) ∈ ω
35 nnord 7876 . . . . . . . . . 10 ((𝐹𝑎) ∈ ω → Ord (𝐹𝑎))
3634, 35ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹𝑎)
3732, 33f0cli 7097 . . . . . . . . . 10 (𝐹𝐴) ∈ ω
38 nnord 7876 . . . . . . . . . 10 ((𝐹𝐴) ∈ ω → Ord (𝐹𝐴))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . 9 Ord (𝐹𝐴)
40 ordsucsssuc 7825 . . . . . . . . 9 ((Ord (𝐹𝑎) ∧ Ord (𝐹𝐴)) → ((𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴) ↔ suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴)))
4136, 39, 40mp2an 705 . . . . . . . 8 ((𝐹𝑎) ⊆ (𝐹𝐴) ↔ suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴))
4231, 41sylib 221 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝑎) ⊆ suc (𝐹𝐴))
431ackbij1lem14 10231 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = suc (𝐹𝐴))
441ackbij1lem8 10225 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ω → (𝐹‘{𝐴}) = (card‘𝒫 𝐴))
4543, 44eqtr3d 2802 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ω → suc (𝐹𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4645adantr 486 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝐴) = (card‘𝒫 𝐴))
4742, 46sseqtrd 3974 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → suc (𝐹𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
48 sucssel 6462 . . . . . 6 ((𝐹𝑎) ∈ V → (suc (𝐹𝑎) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
4927, 47, 48mpsyl 69 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝑎 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
5049ralrimiva 3159 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴))
51 f1fun 6780 . . . . . 6 (𝐹:(𝒫 ω ∩ Fin)–1-1→ω → Fun 𝐹)
522, 51ax-mp 5 . . . . 5 Fun 𝐹
53 f1dm 6784 . . . . . . 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 3979 . . . . 5 (𝐴 ∈ ω → 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹)
56 funimass4 6949 . . . . 5 ((Fun 𝐹 ∧ 𝒫 𝐴 ⊆ dom 𝐹) → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5752, 55, 56sylancr 599 . . . 4 (𝐴 ∈ ω → ((𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴) ↔ ∀𝑎 ∈ 𝒫 𝐴(𝐹𝑎) ∈ (card‘𝒫 𝐴)))
5850, 57mpbird 260 . . 3 (𝐴 ∈ ω → (𝐹 “ 𝒫 𝐴) ⊆ (card‘𝒫 𝐴))
59 sspss 4057 . . 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 2146  wral 3081  Vcvv 3457  cin 3905  wss 3906  wpss 3907  𝒫 cpw 4564  {csn 4591   ciun 4958   class class class wbr 5111  cmpt 5194   × cxp 5661  dom cdm 5663  cima 5666  Ord word 6363  Oncon0 6364  suc csuc 6366  Fun wfun 6534  1-1wf1 6537  cfv 6540  ωcom 7868  cen 8946  csdm 8948  Fincfn 8949  cardccrd 9937
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742
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 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-ral 3082  df-rex 3092  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-oadd 8463  df-er 8700  df-map 8832  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-dju 9903  df-card 9941
This theorem is used by:  ackbij2lem2  10238
  Copyright terms: Public domain W3C validator