Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  f1ocnt Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem f1ocnt 32804
Description: Given a countable set 𝐴, number its elements by providing a one-to-one mapping either with or an integer range starting from 1. The domain of the function can then be used with iundisjcnt 32800 or iundisj2cnt 32801. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jul-2020.)
Assertion
Ref Expression
f1ocnt (𝐴 ≼ ω → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
Distinct variable group:   𝐴,𝑓

Proof of Theorem f1ocnt
Dummy variable 𝑔 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 f1o0 6885 . . . . . . 7 ∅:∅–1-1-onto→∅
2 eqidd 2738 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → ∅ = ∅)
3 dm0 5931 . . . . . . . . 9 dom ∅ = ∅
43a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = ∅)
5 id 22 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → 𝐴 = ∅)
62, 4, 5f1oeq123d 6842 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ↔ ∅:∅–1-1-onto→∅))
71, 6mpbiri 258 . . . . . 6 (𝐴 = ∅ → ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴)
8 fveq2 6906 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = (♯‘∅))
9 hash0 14406 . . . . . . . . . . . . 13 (♯‘∅) = 0
108, 9eqtrdi 2793 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = 0)
1110oveq1d 7446 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = (0 + 1))
12 0p1e1 12388 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
1311, 12eqtrdi 2793 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = 1)
1413oveq2d 7447 . . . . . . . . 9 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = (1..^1))
15 fzo0 13723 . . . . . . . . 9 (1..^1) = ∅
1614, 15eqtrdi 2793 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = ∅)
174, 16eqtr4d 2780 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
1817olcd 875 . . . . . 6 (𝐴 = ∅ → (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
197, 18jca 511 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ∧ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
20 0ex 5307 . . . . . 6 ∅ ∈ V
21 id 22 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝑓 = ∅)
22 dmeq 5914 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → dom 𝑓 = dom ∅)
23 eqidd 2738 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝐴 = 𝐴)
2421, 22, 23f1oeq123d 6842 . . . . . . 7 (𝑓 = ∅ → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ↔ ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴))
2522eqeq1d 2739 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = ℕ ↔ dom ∅ = ℕ))
2622eqeq1d 2739 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)) ↔ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
2725, 26orbi12d 919 . . . . . . 7 (𝑓 = ∅ → ((dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))) ↔ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
2824, 27anbi12d 632 . . . . . 6 (𝑓 = ∅ → ((𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))) ↔ (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ∧ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))))
2920, 28spcev 3606 . . . . 5 ((∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ∧ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
3019, 29syl 17 . . . 4 (𝐴 = ∅ → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
3130adantl 481 . . 3 (((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) ∧ 𝐴 = ∅) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
32 f1odm 6852 . . . . . . . . . . 11 (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = (1...(♯‘𝐴)))
3332f1oeq2d 6844 . . . . . . . . . 10 (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴))
3433ibir 268 . . . . . . . . 9 (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴)
3534adantl 481 . . . . . . . 8 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → 𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴)
3632adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → dom 𝑓 = (1...(♯‘𝐴)))
37 simpl 482 . . . . . . . . . . . 12 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ)
3837nnzd 12640 . . . . . . . . . . 11 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
39 fzval3 13773 . . . . . . . . . . 11 ((♯‘𝐴) ∈ ℤ → (1...(♯‘𝐴)) = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
4038, 39syl 17 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (1...(♯‘𝐴)) = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
4136, 40eqtrd 2777 . . . . . . . . 9 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
4241olcd 875 . . . . . . . 8 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
4335, 42jca 511 . . . . . . 7 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
4443ex 412 . . . . . 6 ((♯‘𝐴) ∈ ℕ → (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))))
4544eximdv 1917 . . . . 5 ((♯‘𝐴) ∈ ℕ → (∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))))
4645imp 406 . . . 4 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
4746adantl 481 . . 3 (((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) ∧ ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴)) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
48 fz1f1o 15746 . . . 4 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 = ∅ ∨ ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴)))
4948adantl 481 . . 3 ((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐴 = ∅ ∨ ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴)))
5031, 47, 49mpjaodan 961 . 2 ((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
51 isfinite 9692 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝐴 ≺ ω)
5251notbii 320 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ Fin ↔ ¬ 𝐴 ≺ ω)
5352biimpi 216 . . . . . . . 8 𝐴 ∈ Fin → ¬ 𝐴 ≺ ω)
5453anim2i 617 . . . . . . 7 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
55 bren2 9023 . . . . . . 7 (𝐴 ≈ ω ↔ (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
5654, 55sylibr 234 . . . . . 6 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ω)
57 nnenom 14021 . . . . . . 7 ℕ ≈ ω
5857ensymi 9044 . . . . . 6 ω ≈ ℕ
59 entr 9046 . . . . . 6 ((𝐴 ≈ ω ∧ ω ≈ ℕ) → 𝐴 ≈ ℕ)
6056, 58, 59sylancl 586 . . . . 5 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ℕ)
61 bren 8995 . . . . 5 (𝐴 ≈ ℕ ↔ ∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ)
6260, 61sylib 218 . . . 4 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ)
63 f1oexbi 7950 . . . 4 (∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ ↔ ∃𝑓 𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴)
6462, 63sylib 218 . . 3 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓 𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴)
65 f1odm 6852 . . . . . . 7 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = ℕ)
6665f1oeq2d 6844 . . . . . 6 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴))
6766ibir 268 . . . . 5 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴)
6865orcd 874 . . . . 5 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
6967, 68jca 511 . . . 4 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
7069eximi 1835 . . 3 (∃𝑓 𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
7164, 70syl 17 . 2 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
7250, 71pm2.61dan 813 1 (𝐴 ≼ ω → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  wo 848   = wceq 1540  wex 1779  wcel 2108  c0 4333   class class class wbr 5143  dom cdm 5685  1-1-ontowf1o 6560  cfv 6561  (class class class)co 7431  ωcom 7887  cen 8982  cdom 8983  csdm 8984  Fincfn 8985  0cc0 11155  1c1 11156   + caddc 11158  cn 12266  cz 12613  ...cfz 13547  ..^cfzo 13694  chash 14369
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 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-hash 14370
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator