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 31752
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 31748 or iundisj2cnt 31749. (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 6822 . . . . . . 7 ∅:∅–1-1-onto→∅
2 eqidd 2734 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → ∅ = ∅)
3 dm0 5877 . . . . . . . . 9 dom ∅ = ∅
43a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = ∅)
5 id 22 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → 𝐴 = ∅)
62, 4, 5f1oeq123d 6779 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ↔ ∅:∅–1-1-onto→∅))
71, 6mpbiri 258 . . . . . 6 (𝐴 = ∅ → ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴)
8 fveq2 6843 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = (♯‘∅))
9 hash0 14273 . . . . . . . . . . . . 13 (♯‘∅) = 0
108, 9eqtrdi 2789 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = 0)
1110oveq1d 7373 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = (0 + 1))
12 0p1e1 12280 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
1311, 12eqtrdi 2789 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = 1)
1413oveq2d 7374 . . . . . . . . 9 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = (1..^1))
15 fzo0 13602 . . . . . . . . 9 (1..^1) = ∅
1614, 15eqtrdi 2789 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = ∅)
174, 16eqtr4d 2776 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
1817olcd 873 . . . . . 6 (𝐴 = ∅ → (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
197, 18jca 513 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ∧ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
20 0ex 5265 . . . . . 6 ∅ ∈ V
21 id 22 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝑓 = ∅)
22 dmeq 5860 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → dom 𝑓 = dom ∅)
23 eqidd 2734 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝐴 = 𝐴)
2421, 22, 23f1oeq123d 6779 . . . . . . 7 (𝑓 = ∅ → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ↔ ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴))
2522eqeq1d 2735 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = ℕ ↔ dom ∅ = ℕ))
2622eqeq1d 2735 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)) ↔ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
2725, 26orbi12d 918 . . . . . . 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 3564 . . . . 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 483 . . 3 (((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) ∧ 𝐴 = ∅) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
32 f1odm 6789 . . . . . . . . . . 11 (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = (1...(♯‘𝐴)))
3332f1oeq2d 6781 . . . . . . . . . 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 483 . . . . . . . 8 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → 𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴)
3632adantl 483 . . . . . . . . . 10 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → dom 𝑓 = (1...(♯‘𝐴)))
37 simpl 484 . . . . . . . . . . . 12 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℕ)
3837nnzd 12531 . . . . . . . . . . 11 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
39 fzval3 13647 . . . . . . . . . . 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 2773 . . . . . . . . 9 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
4241olcd 873 . . . . . . . 8 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
4335, 42jca 513 . . . . . . 7 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
4443ex 414 . . . . . 6 ((♯‘𝐴) ∈ ℕ → (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))))
4544eximdv 1921 . . . . 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 408 . . . 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 483 . . 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 15600 . . . 4 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 = ∅ ∨ ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴)))
4948adantl 483 . . 3 ((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐴 = ∅ ∨ ((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ ∃𝑓 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴)))
5031, 47, 49mpjaodan 958 . 2 ((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
51 isfinite 9593 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝐴 ≺ ω)
5251notbii 320 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ Fin ↔ ¬ 𝐴 ≺ ω)
5352biimpi 215 . . . . . . . 8 𝐴 ∈ Fin → ¬ 𝐴 ≺ ω)
5453anim2i 618 . . . . . . 7 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
55 bren2 8926 . . . . . . 7 (𝐴 ≈ ω ↔ (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
5654, 55sylibr 233 . . . . . 6 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ω)
57 nnenom 13891 . . . . . . 7 ℕ ≈ ω
5857ensymi 8947 . . . . . 6 ω ≈ ℕ
59 entr 8949 . . . . . 6 ((𝐴 ≈ ω ∧ ω ≈ ℕ) → 𝐴 ≈ ℕ)
6056, 58, 59sylancl 587 . . . . 5 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ℕ)
61 bren 8896 . . . . 5 (𝐴 ≈ ℕ ↔ ∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ)
6260, 61sylib 217 . . . 4 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ)
63 f1oexbi 7866 . . . 4 (∃𝑔 𝑔:𝐴1-1-onto→ℕ ↔ ∃𝑓 𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴)
6462, 63sylib 217 . . 3 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓 𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴)
65 f1odm 6789 . . . . . . 7 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = ℕ)
6665f1oeq2d 6781 . . . . . 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 872 . . . . 5 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
6967, 68jca 513 . . . 4 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
7069eximi 1838 . . 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 812 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 397  wo 846   = wceq 1542  wex 1782  wcel 2107  c0 4283   class class class wbr 5106  dom cdm 5634  1-1-ontowf1o 6496  cfv 6497  (class class class)co 7358  ωcom 7803  cen 8883  cdom 8884  csdm 8885  Fincfn 8886  0cc0 11056  1c1 11057   + caddc 11059  cn 12158  cz 12504  ...cfz 13430  ..^cfzo 13573  chash 14236
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5257  ax-nul 5264  ax-pow 5321  ax-pr 5385  ax-un 7673  ax-inf2 9582  ax-cnex 11112  ax-resscn 11113  ax-1cn 11114  ax-icn 11115  ax-addcl 11116  ax-addrcl 11117  ax-mulcl 11118  ax-mulrcl 11119  ax-mulcom 11120  ax-addass 11121  ax-mulass 11122  ax-distr 11123  ax-i2m1 11124  ax-1ne0 11125  ax-1rid 11126  ax-rnegex 11127  ax-rrecex 11128  ax-cnre 11129  ax-pre-lttri 11130  ax-pre-lttrn 11131  ax-pre-ltadd 11132  ax-pre-mulgt0 11133
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3353  df-rab 3407  df-v 3446  df-sbc 3741  df-csb 3857  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-pss 3930  df-nul 4284  df-if 4488  df-pw 4563  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4867  df-int 4909  df-iun 4957  df-br 5107  df-opab 5169  df-mpt 5190  df-tr 5224  df-id 5532  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5589  df-we 5591  df-xp 5640  df-rel 5641  df-cnv 5642  df-co 5643  df-dm 5644  df-rn 5645  df-res 5646  df-ima 5647  df-pred 6254  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6499  df-fn 6500  df-f 6501  df-f1 6502  df-fo 6503  df-f1o 6504  df-fv 6505  df-riota 7314  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7804  df-1st 7922  df-2nd 7923  df-frecs 8213  df-wrecs 8244  df-recs 8318  df-rdg 8357  df-1o 8413  df-er 8651  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-fin 8890  df-card 9880  df-pnf 11196  df-mnf 11197  df-xr 11198  df-ltxr 11199  df-le 11200  df-sub 11392  df-neg 11393  df-nn 12159  df-n0 12419  df-z 12505  df-uz 12769  df-fz 13431  df-fzo 13574  df-hash 14237
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator