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Theorem cnfcom2 9587
Description: Any nonzero ordinal 𝐵 is equinumerous to the leading term of its Cantor normal form. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2015.) (Revised by AV, 3-Jul-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
cnfcom.s 𝑆 = dom (ω CNF 𝐴)
cnfcom.a (𝜑𝐴 ∈ On)
cnfcom.b (𝜑𝐵 ∈ (ω ↑o 𝐴))
cnfcom.f 𝐹 = ((ω CNF 𝐴)‘𝐵)
cnfcom.g 𝐺 = OrdIso( E , (𝐹 supp ∅))
cnfcom.h 𝐻 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)), ∅)
cnfcom.t 𝑇 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑓 ∈ V ↦ 𝐾), ∅)
cnfcom.m 𝑀 = ((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘)))
cnfcom.k 𝐾 = ((𝑥𝑀 ↦ (dom 𝑓 +o 𝑥)) ∪ (𝑥 ∈ dom 𝑓 ↦ (𝑀 +o 𝑥)))
cnfcom.w 𝑊 = (𝐺 dom 𝐺)
cnfcom2.1 (𝜑 → ∅ ∈ 𝐵)
Assertion
Ref Expression
cnfcom2 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺):𝐵1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝑧,𝐴   𝑥,𝑀   𝑓,𝑘,𝑥,𝑧,𝐹   𝑧,𝑇   𝑥,𝑊   𝑓,𝐺,𝑘,𝑥,𝑧   𝑓,𝐻,𝑥   𝑆,𝑘,𝑧   𝜑,𝑘,𝑥,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓)   𝐴(𝑓)   𝐵(𝑥,𝑧,𝑓,𝑘)   𝑆(𝑥,𝑓)   𝑇(𝑥,𝑓,𝑘)   𝐻(𝑧,𝑘)   𝐾(𝑥,𝑧,𝑓,𝑘)   𝑀(𝑧,𝑓,𝑘)   𝑊(𝑧,𝑓,𝑘)

Proof of Theorem cnfcom2
StepHypRef Expression
1 cnfcom.s . . . . 5 𝑆 = dom (ω CNF 𝐴)
2 cnfcom.a . . . . 5 (𝜑𝐴 ∈ On)
3 cnfcom.b . . . . 5 (𝜑𝐵 ∈ (ω ↑o 𝐴))
4 cnfcom.f . . . . 5 𝐹 = ((ω CNF 𝐴)‘𝐵)
5 cnfcom.g . . . . 5 𝐺 = OrdIso( E , (𝐹 supp ∅))
6 cnfcom.h . . . . 5 𝐻 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)), ∅)
7 cnfcom.t . . . . 5 𝑇 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑓 ∈ V ↦ 𝐾), ∅)
8 cnfcom.m . . . . 5 𝑀 = ((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘)))
9 cnfcom.k . . . . 5 𝐾 = ((𝑥𝑀 ↦ (dom 𝑓 +o 𝑥)) ∪ (𝑥 ∈ dom 𝑓 ↦ (𝑀 +o 𝑥)))
10 ovex 7374 . . . . . . . . . 10 (𝐹 supp ∅) ∈ V
115oion 9417 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 supp ∅) ∈ V → dom 𝐺 ∈ On)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . 9 dom 𝐺 ∈ On
1312elexi 3459 . . . . . . . 8 dom 𝐺 ∈ V
1413uniex 7669 . . . . . . 7 dom 𝐺 ∈ V
1514sucid 6385 . . . . . 6 dom 𝐺 ∈ suc dom 𝐺
16 cnfcom.w . . . . . . 7 𝑊 = (𝐺 dom 𝐺)
17 cnfcom2.1 . . . . . . 7 (𝜑 → ∅ ∈ 𝐵)
181, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 16, 17cnfcom2lem 9586 . . . . . 6 (𝜑 → dom 𝐺 = suc dom 𝐺)
1915, 18eleqtrrid 2838 . . . . 5 (𝜑 dom 𝐺 ∈ dom 𝐺)
201, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19cnfcom 9585 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))))
2116oveq2i 7352 . . . . . 6 (ω ↑o 𝑊) = (ω ↑o (𝐺 dom 𝐺))
2216fveq2i 6820 . . . . . 6 (𝐹𝑊) = (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))
2321, 22oveq12i 7353 . . . . 5 ((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) = ((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺)))
24 f1oeq3 6748 . . . . 5 (((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) = ((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))) → ((𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) ↔ (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺)))))
2523, 24ax-mp 5 . . . 4 ((𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) ↔ (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))))
2620, 25sylibr 234 . . 3 (𝜑 → (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
2718fveq2d 6821 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺) = (𝑇‘suc dom 𝐺))
2827f1oeq1d 6753 . . 3 (𝜑 → ((𝑇‘dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) ↔ (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊))))
2926, 28mpbird 257 . 2 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
30 omelon 9531 . . . . . . 7 ω ∈ On
3130a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → ω ∈ On)
321, 31, 2cantnff1o 9581 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴))
33 f1ocnv 6770 . . . . . . . . 9 ((ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴) → (ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)–1-1-onto𝑆)
34 f1of 6758 . . . . . . . . 9 ((ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)–1-1-onto𝑆(ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)⟶𝑆)
3532, 33, 343syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑(ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)⟶𝑆)
3635, 3ffvelcdmd 7013 . . . . . . 7 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐵) ∈ 𝑆)
374, 36eqeltrid 2835 . . . . . 6 (𝜑𝐹𝑆)
388oveq1i 7351 . . . . . . . . . 10 (𝑀 +o 𝑧) = (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)
3938a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ V ∧ 𝑧 ∈ V) → (𝑀 +o 𝑧) = (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧))
4039mpoeq3ia 7419 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)) = (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧))
41 eqid 2731 . . . . . . . 8 ∅ = ∅
42 seqomeq12 8368 . . . . . . . 8 (((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)) = (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)) ∧ ∅ = ∅) → seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)), ∅) = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅))
4340, 41, 42mp2an 692 . . . . . . 7 seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)), ∅) = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅)
446, 43eqtri 2754 . . . . . 6 𝐻 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅)
451, 31, 2, 5, 37, 44cantnfval 9553 . . . . 5 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = (𝐻‘dom 𝐺))
464fveq2i 6820 . . . . 5 ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵))
4745, 46eqtr3di 2781 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)))
4818fveq2d 6821 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = (𝐻‘suc dom 𝐺))
49 f1ocnvfv2 7206 . . . . 5 (((ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴) ∧ 𝐵 ∈ (ω ↑o 𝐴)) → ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)) = 𝐵)
5032, 3, 49syl2anc 584 . . . 4 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)) = 𝐵)
5147, 48, 503eqtr3d 2774 . . 3 (𝜑 → (𝐻‘suc dom 𝐺) = 𝐵)
5251f1oeq2d 6754 . 2 (𝜑 → ((𝑇‘dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) ↔ (𝑇‘dom 𝐺):𝐵1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊))))
5329, 52mpbid 232 1 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺):𝐵1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1541  wcel 2111  Vcvv 3436  cun 3895  c0 4278   cuni 4854  cmpt 5167   E cep 5510  ccnv 5610  dom cdm 5611  Oncon0 6301  suc csuc 6303  wf 6472  1-1-ontowf1o 6475  cfv 6476  (class class class)co 7341  cmpo 7343  ωcom 7791   supp csupp 8085  seqωcseqom 8361   +o coa 8377   ·o comu 8378  o coe 8379  OrdIsocoi 9390   CNF ccnf 9546
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5212  ax-sep 5229  ax-nul 5239  ax-pow 5298  ax-pr 5365  ax-un 7663  ax-inf2 9526
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4279  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4572  df-pr 4574  df-op 4578  df-uni 4855  df-int 4893  df-iun 4938  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5506  df-eprel 5511  df-po 5519  df-so 5520  df-fr 5564  df-se 5565  df-we 5566  df-xp 5617  df-rel 5618  df-cnv 5619  df-co 5620  df-dm 5621  df-rn 5622  df-res 5623  df-ima 5624  df-pred 6243  df-ord 6304  df-on 6305  df-lim 6306  df-suc 6307  df-iota 6432  df-fun 6478  df-fn 6479  df-f 6480  df-f1 6481  df-fo 6482  df-f1o 6483  df-fv 6484  df-isom 6485  df-riota 7298  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-supp 8086  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-seqom 8362  df-1o 8380  df-2o 8381  df-oadd 8384  df-omul 8385  df-oexp 8386  df-er 8617  df-map 8747  df-en 8865  df-dom 8866  df-sdom 8867  df-fin 8868  df-fsupp 9241  df-oi 9391  df-cnf 9547
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