MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cnfcom2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cnfcom2 9696
Description: Any nonzero ordinal ๐ต 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 ๐‘† = dom (ฯ‰ CNF ๐ด)
cnfcom.a (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On)
cnfcom.b (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ (ฯ‰ โ†‘o ๐ด))
cnfcom.f ๐น = (โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต)
cnfcom.g ๐บ = OrdIso( E , (๐น supp โˆ…))
cnfcom.h ๐ป = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)), โˆ…)
cnfcom.t ๐‘‡ = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘“ โˆˆ V โ†ฆ ๐พ), โˆ…)
cnfcom.m ๐‘€ = ((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜)))
cnfcom.k ๐พ = ((๐‘ฅ โˆˆ ๐‘€ โ†ฆ (dom ๐‘“ +o ๐‘ฅ)) โˆช โ—ก(๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ฅ)))
cnfcom.w ๐‘Š = (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)
cnfcom2.1 (๐œ‘ โ†’ โˆ… โˆˆ ๐ต)
Assertion
Ref Expression
cnfcom2 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜dom ๐บ):๐ตโ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)))
Distinct variable groups:   ๐‘ฅ,๐‘˜,๐‘ง,๐ด   ๐‘ฅ,๐‘€   ๐‘“,๐‘˜,๐‘ฅ,๐‘ง,๐น   ๐‘ง,๐‘‡   ๐‘ฅ,๐‘Š   ๐‘“,๐บ,๐‘˜,๐‘ฅ,๐‘ง   ๐‘“,๐ป,๐‘ฅ   ๐‘†,๐‘˜,๐‘ง   ๐œ‘,๐‘˜,๐‘ฅ,๐‘ง
Allowed substitution hints:   ๐œ‘(๐‘“)   ๐ด(๐‘“)   ๐ต(๐‘ฅ,๐‘ง,๐‘“,๐‘˜)   ๐‘†(๐‘ฅ,๐‘“)   ๐‘‡(๐‘ฅ,๐‘“,๐‘˜)   ๐ป(๐‘ง,๐‘˜)   ๐พ(๐‘ฅ,๐‘ง,๐‘“,๐‘˜)   ๐‘€(๐‘ง,๐‘“,๐‘˜)   ๐‘Š(๐‘ง,๐‘“,๐‘˜)

Proof of Theorem cnfcom2
StepHypRef Expression
1 cnfcom.s . . . . 5 ๐‘† = dom (ฯ‰ CNF ๐ด)
2 cnfcom.a . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On)
3 cnfcom.b . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ (ฯ‰ โ†‘o ๐ด))
4 cnfcom.f . . . . 5 ๐น = (โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต)
5 cnfcom.g . . . . 5 ๐บ = OrdIso( E , (๐น supp โˆ…))
6 cnfcom.h . . . . 5 ๐ป = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)), โˆ…)
7 cnfcom.t . . . . 5 ๐‘‡ = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘“ โˆˆ V โ†ฆ ๐พ), โˆ…)
8 cnfcom.m . . . . 5 ๐‘€ = ((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜)))
9 cnfcom.k . . . . 5 ๐พ = ((๐‘ฅ โˆˆ ๐‘€ โ†ฆ (dom ๐‘“ +o ๐‘ฅ)) โˆช โ—ก(๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ฅ)))
10 ovex 7441 . . . . . . . . . 10 (๐น supp โˆ…) โˆˆ V
115oion 9530 . . . . . . . . . 10 ((๐น supp โˆ…) โˆˆ V โ†’ dom ๐บ โˆˆ On)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . 9 dom ๐บ โˆˆ On
1312elexi 3493 . . . . . . . 8 dom ๐บ โˆˆ V
1413uniex 7730 . . . . . . 7 โˆช dom ๐บ โˆˆ V
1514sucid 6446 . . . . . 6 โˆช dom ๐บ โˆˆ suc โˆช dom ๐บ
16 cnfcom.w . . . . . . 7 ๐‘Š = (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)
17 cnfcom2.1 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ โˆ… โˆˆ ๐ต)
181, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 16, 17cnfcom2lem 9695 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ dom ๐บ = suc โˆช dom ๐บ)
1915, 18eleqtrrid 2840 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ โˆช dom ๐บ โˆˆ dom ๐บ)
201, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 19cnfcom 9694 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ))))
2116oveq2i 7419 . . . . . 6 (ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) = (ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ))
2216fveq2i 6894 . . . . . 6 (๐นโ€˜๐‘Š) = (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ))
2321, 22oveq12i 7420 . . . . 5 ((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) = ((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)))
24 f1oeq3 6823 . . . . 5 (((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) = ((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ))) โ†’ ((๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) โ†” (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)))))
2523, 24ax-mp 5 . . . 4 ((๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) โ†” (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜โˆช dom ๐บ)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜โˆช dom ๐บ))))
2620, 25sylibr 233 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)))
2718fveq2d 6895 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜dom ๐บ) = (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ))
2827f1oeq1d 6828 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘‡โ€˜dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) โ†” (๐‘‡โ€˜suc โˆช dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š))))
2926, 28mpbird 256 . 2 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)))
30 omelon 9640 . . . . . . 7 ฯ‰ โˆˆ On
3130a1i 11 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ฯ‰ โˆˆ On)
321, 31, 2cantnff1o 9690 . . . . . . . . 9 (๐œ‘ โ†’ (ฯ‰ CNF ๐ด):๐‘†โ€“1-1-ontoโ†’(ฯ‰ โ†‘o ๐ด))
33 f1ocnv 6845 . . . . . . . . 9 ((ฯ‰ CNF ๐ด):๐‘†โ€“1-1-ontoโ†’(ฯ‰ โ†‘o ๐ด) โ†’ โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด):(ฯ‰ โ†‘o ๐ด)โ€“1-1-ontoโ†’๐‘†)
34 f1of 6833 . . . . . . . . 9 (โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด):(ฯ‰ โ†‘o ๐ด)โ€“1-1-ontoโ†’๐‘† โ†’ โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด):(ฯ‰ โ†‘o ๐ด)โŸถ๐‘†)
3532, 33, 343syl 18 . . . . . . . 8 (๐œ‘ โ†’ โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด):(ฯ‰ โ†‘o ๐ด)โŸถ๐‘†)
3635, 3ffvelcdmd 7087 . . . . . . 7 (๐œ‘ โ†’ (โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต) โˆˆ ๐‘†)
374, 36eqeltrid 2837 . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐‘†)
388oveq1i 7418 . . . . . . . . . 10 (๐‘€ +o ๐‘ง) = (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง)
3938a1i 11 . . . . . . . . 9 ((๐‘˜ โˆˆ V โˆง ๐‘ง โˆˆ V) โ†’ (๐‘€ +o ๐‘ง) = (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง))
4039mpoeq3ia 7486 . . . . . . . 8 (๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)) = (๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง))
41 eqid 2732 . . . . . . . 8 โˆ… = โˆ…
42 seqomeq12 8453 . . . . . . . 8 (((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)) = (๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง)) โˆง โˆ… = โˆ…) โ†’ seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)), โˆ…) = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง)), โˆ…))
4340, 41, 42mp2an 690 . . . . . . 7 seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (๐‘€ +o ๐‘ง)), โˆ…) = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง)), โˆ…)
446, 43eqtri 2760 . . . . . 6 ๐ป = seqฯ‰((๐‘˜ โˆˆ V, ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ (((ฯ‰ โ†‘o (๐บโ€˜๐‘˜)) ยทo (๐นโ€˜(๐บโ€˜๐‘˜))) +o ๐‘ง)), โˆ…)
451, 31, 2, 5, 37, 44cantnfval 9662 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐น) = (๐ปโ€˜dom ๐บ))
464fveq2i 6894 . . . . 5 ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐น) = ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜(โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต))
4745, 46eqtr3di 2787 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐ปโ€˜dom ๐บ) = ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜(โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต)))
4818fveq2d 6895 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐ปโ€˜dom ๐บ) = (๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ))
49 f1ocnvfv2 7274 . . . . 5 (((ฯ‰ CNF ๐ด):๐‘†โ€“1-1-ontoโ†’(ฯ‰ โ†‘o ๐ด) โˆง ๐ต โˆˆ (ฯ‰ โ†‘o ๐ด)) โ†’ ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜(โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต)) = ๐ต)
5032, 3, 49syl2anc 584 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ((ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜(โ—ก(ฯ‰ CNF ๐ด)โ€˜๐ต)) = ๐ต)
5147, 48, 503eqtr3d 2780 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ) = ๐ต)
5251f1oeq2d 6829 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((๐‘‡โ€˜dom ๐บ):(๐ปโ€˜suc โˆช dom ๐บ)โ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)) โ†” (๐‘‡โ€˜dom ๐บ):๐ตโ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š))))
5329, 52mpbid 231 1 (๐œ‘ โ†’ (๐‘‡โ€˜dom ๐บ):๐ตโ€“1-1-ontoโ†’((ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š) ยทo (๐นโ€˜๐‘Š)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  Vcvv 3474   โˆช cun 3946  โˆ…c0 4322  โˆช cuni 4908   โ†ฆ cmpt 5231   E cep 5579  โ—กccnv 5675  dom cdm 5676  Oncon0 6364  suc csuc 6366  โŸถwf 6539  โ€“1-1-ontoโ†’wf1o 6542  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7408   โˆˆ cmpo 7410  ฯ‰com 7854   supp csupp 8145  seqฯ‰cseqom 8446   +o coa 8462   ยทo comu 8463   โ†‘o coe 8464  OrdIsocoi 9503   CNF ccnf 9655
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-inf2 9635
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8146  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-seqom 8447  df-1o 8465  df-2o 8466  df-oadd 8469  df-omul 8470  df-oexp 8471  df-er 8702  df-map 8821  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-oi 9504  df-cnf 9656
This theorem is referenced by:  cnfcom3  9698
  Copyright terms: Public domain W3C validator