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Theorem cnfcom2 9655
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 7420 . . . . . . . . . 10 (𝐹 supp ∅) ∈ V
115oion 9489 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 supp ∅) ∈ V → dom 𝐺 ∈ On)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . 9 dom 𝐺 ∈ On
1312elexi 3470 . . . . . . . 8 dom 𝐺 ∈ V
1413uniex 7717 . . . . . . 7 dom 𝐺 ∈ V
1514sucid 6416 . . . . . 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 9654 . . . . . 6 (𝜑 → dom 𝐺 = suc dom 𝐺)
1915, 18eleqtrrid 2835 . . . . 5 (𝜑 dom 𝐺 ∈ dom 𝐺)
201, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19cnfcom 9653 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))))
2116oveq2i 7398 . . . . . 6 (ω ↑o 𝑊) = (ω ↑o (𝐺 dom 𝐺))
2216fveq2i 6861 . . . . . 6 (𝐹𝑊) = (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))
2321, 22oveq12i 7399 . . . . 5 ((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) = ((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺)))
24 f1oeq3 6790 . . . . 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 6862 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺) = (𝑇‘suc dom 𝐺))
2827f1oeq1d 6795 . . 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 9599 . . . . . . 7 ω ∈ On
3130a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → ω ∈ On)
321, 31, 2cantnff1o 9649 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴))
33 f1ocnv 6812 . . . . . . . . 9 ((ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴) → (ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)–1-1-onto𝑆)
34 f1of 6800 . . . . . . . . 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 7057 . . . . . . 7 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐵) ∈ 𝑆)
374, 36eqeltrid 2832 . . . . . 6 (𝜑𝐹𝑆)
388oveq1i 7397 . . . . . . . . . 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 7467 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)) = (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧))
41 eqid 2729 . . . . . . . 8 ∅ = ∅
42 seqomeq12 8422 . . . . . . . 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 2752 . . . . . 6 𝐻 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅)
451, 31, 2, 5, 37, 44cantnfval 9621 . . . . 5 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = (𝐻‘dom 𝐺))
464fveq2i 6861 . . . . 5 ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵))
4745, 46eqtr3di 2779 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)))
4818fveq2d 6862 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = (𝐻‘suc dom 𝐺))
49 f1ocnvfv2 7252 . . . . 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 2772 . . 3 (𝜑 → (𝐻‘suc dom 𝐺) = 𝐵)
5251f1oeq2d 6796 . 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 1540  wcel 2109  Vcvv 3447  cun 3912  c0 4296   cuni 4871  cmpt 5188   E cep 5537  ccnv 5637  dom cdm 5638  Oncon0 6332  suc csuc 6334  wf 6507  1-1-ontowf1o 6510  cfv 6511  (class class class)co 7387  cmpo 7389  ωcom 7842   supp csupp 8139  seqωcseqom 8415   +o coa 8431   ·o comu 8432  o coe 8433  OrdIsocoi 9462   CNF ccnf 9614
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  ax-inf2 9594
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-rmo 3354  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-se 5592  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-isom 6520  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-supp 8140  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-seqom 8416  df-1o 8434  df-2o 8435  df-oadd 8438  df-omul 8439  df-oexp 8440  df-er 8671  df-map 8801  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-fsupp 9313  df-oi 9463  df-cnf 9615
This theorem is referenced by:  cnfcom3  9657
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