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Theorem cnfcom2 9674
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 7449 . . . . . . . . . 10 (𝐹 supp ∅) ∈ V
115oion 9501 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 supp ∅) ∈ V → dom 𝐺 ∈ On)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . 9 dom 𝐺 ∈ On
1312elexi 3479 . . . . . . . 8 dom 𝐺 ∈ V
1413uniex 7745 . . . . . . 7 dom 𝐺 ∈ V
1514sucid 6449 . . . . . 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 9673 . . . . . 6 (𝜑 → dom 𝐺 = suc dom 𝐺)
1915, 18eleqtrrid 2872 . . . . 5 (𝜑 dom 𝐺 ∈ dom 𝐺)
201, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19cnfcom 9672 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))))
2116oveq2i 7427 . . . . . 6 (ω ↑o 𝑊) = (ω ↑o (𝐺 dom 𝐺))
2216fveq2i 6888 . . . . . 6 (𝐹𝑊) = (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺))
2321, 22oveq12i 7428 . . . . 5 ((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)) = ((ω ↑o (𝐺 dom 𝐺)) ·o (𝐹‘(𝐺 dom 𝐺)))
24 f1oeq3 6814 . . . . 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 237 . . 3 (𝜑 → (𝑇‘suc dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
2718fveq2d 6889 . . . 4 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺) = (𝑇‘suc dom 𝐺))
2827f1oeq1d 6819 . . 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 260 . 2 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺):(𝐻‘suc dom 𝐺)–1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
30 omelon 9618 . . . . . . 7 ω ∈ On
3130a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → ω ∈ On)
321, 31, 2cantnff1o 9668 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴))
33 f1ocnv 6837 . . . . . . . . 9 ((ω CNF 𝐴):𝑆1-1-onto→(ω ↑o 𝐴) → (ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)–1-1-onto𝑆)
34 f1of 6824 . . . . . . . . 9 ((ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)–1-1-onto𝑆(ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)⟶𝑆)
3532, 33, 343syl 19 . . . . . . . 8 (𝜑(ω CNF 𝐴):(ω ↑o 𝐴)⟶𝑆)
3635, 3ffvelcdmd 7084 . . . . . . 7 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐵) ∈ 𝑆)
374, 36eqeltrid 2869 . . . . . 6 (𝜑𝐹𝑆)
388oveq1i 7426 . . . . . . . . . 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 7494 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)) = (𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧))
41 eqid 2765 . . . . . . . 8 ∅ = ∅
42 seqomeq12 8443 . . . . . . . 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 705 . . . . . . 7 seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (𝑀 +o 𝑧)), ∅) = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅)
446, 43eqtri 2788 . . . . . 6 𝐻 = seqω((𝑘 ∈ V, 𝑧 ∈ V ↦ (((ω ↑o (𝐺𝑘)) ·o (𝐹‘(𝐺𝑘))) +o 𝑧)), ∅)
451, 31, 2, 5, 37, 44cantnfval 9640 . . . . 5 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = (𝐻‘dom 𝐺))
464fveq2i 6888 . . . . 5 ((ω CNF 𝐴)‘𝐹) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵))
4745, 46eqtr3di 2815 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)))
4818fveq2d 6889 . . . 4 (𝜑 → (𝐻‘dom 𝐺) = (𝐻‘suc dom 𝐺))
49 f1ocnvfv2 7281 . . . . 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 596 . . . 4 (𝜑 → ((ω CNF 𝐴)‘((ω CNF 𝐴)‘𝐵)) = 𝐵)
5147, 48, 503eqtr3d 2808 . . 3 (𝜑 → (𝐻‘suc dom 𝐺) = 𝐵)
5251f1oeq2d 6820 . 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 235 1 (𝜑 → (𝑇‘dom 𝐺):𝐵1-1-onto→((ω ↑o 𝑊) ·o (𝐹𝑊)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2146  Vcvv 3457  cun 3904  c0 4286   cuni 4874  cmpt 5194   E cep 5562  ccnv 5662  dom cdm 5663  Oncon0 6364  suc csuc 6366  wf 6536  1-1-ontowf1o 6539  cfv 6540  (class class class)co 7416  cmpo 7418  ωcom 7864   supp csupp 8158  seqωcseqom 8436   +o coa 8452   ·o comu 8453  o coe 8454  OrdIsocoi 9474   CNF ccnf 9633
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 7738  ax-inf2 9613
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-rmo 3371  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-se 5617  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-isom 6549  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-seqom 8437  df-1o 8455  df-2o 8456  df-oadd 8459  df-omul 8460  df-oexp 8461  df-er 8696  df-map 8828  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-oi 9475  df-cnf 9634
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