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 32518
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 32514 or iundisj2cnt 32515. (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 6863 . . . . . . 7 ∅:∅–1-1-onto→∅
2 eqidd 2727 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → ∅ = ∅)
3 dm0 5913 . . . . . . . . 9 dom ∅ = ∅
43a1i 11 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = ∅)
5 id 22 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → 𝐴 = ∅)
62, 4, 5f1oeq123d 6820 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → (∅:dom ∅–1-1-onto𝐴 ↔ ∅:∅–1-1-onto→∅))
71, 6mpbiri 258 . . . . . 6 (𝐴 = ∅ → ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴)
8 fveq2 6884 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = (♯‘∅))
9 hash0 14330 . . . . . . . . . . . . 13 (♯‘∅) = 0
108, 9eqtrdi 2782 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 = ∅ → (♯‘𝐴) = 0)
1110oveq1d 7419 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = (0 + 1))
12 0p1e1 12335 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
1311, 12eqtrdi 2782 . . . . . . . . . 10 (𝐴 = ∅ → ((♯‘𝐴) + 1) = 1)
1413oveq2d 7420 . . . . . . . . 9 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = (1..^1))
15 fzo0 13659 . . . . . . . . 9 (1..^1) = ∅
1614, 15eqtrdi 2782 . . . . . . . 8 (𝐴 = ∅ → (1..^((♯‘𝐴) + 1)) = ∅)
174, 16eqtr4d 2769 . . . . . . 7 (𝐴 = ∅ → dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
1817olcd 871 . . . . . 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 5300 . . . . . 6 ∅ ∈ V
21 id 22 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝑓 = ∅)
22 dmeq 5896 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → dom 𝑓 = dom ∅)
23 eqidd 2727 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → 𝐴 = 𝐴)
2421, 22, 23f1oeq123d 6820 . . . . . . 7 (𝑓 = ∅ → (𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ↔ ∅:dom ∅–1-1-onto𝐴))
2522eqeq1d 2728 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = ℕ ↔ dom ∅ = ℕ))
2622eqeq1d 2728 . . . . . . . 8 (𝑓 = ∅ → (dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)) ↔ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1))))
2725, 26orbi12d 915 . . . . . . 7 (𝑓 = ∅ → ((dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1))) ↔ (dom ∅ = ℕ ∨ dom ∅ = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
2824, 27anbi12d 630 . . . . . 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 3590 . . . . 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 6830 . . . . . . . . . . 11 (𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = (1...(♯‘𝐴)))
3332f1oeq2d 6822 . . . . . . . . . 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 12586 . . . . . . . . . . 11 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → (♯‘𝐴) ∈ ℤ)
39 fzval3 13704 . . . . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . . 9 (((♯‘𝐴) ∈ ℕ ∧ 𝑓:(1...(♯‘𝐴))–1-1-onto𝐴) → dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))
4241olcd 871 . . . . . . . 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 1912 . . . . 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 15660 . . . 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 955 . 2 ((𝐴 ≼ ω ∧ 𝐴 ∈ Fin) → ∃𝑓(𝑓:dom 𝑓1-1-onto𝐴 ∧ (dom 𝑓 = ℕ ∨ dom 𝑓 = (1..^((♯‘𝐴) + 1)))))
51 isfinite 9646 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝐴 ≺ ω)
5251notbii 320 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ Fin ↔ ¬ 𝐴 ≺ ω)
5352biimpi 215 . . . . . . . 8 𝐴 ∈ Fin → ¬ 𝐴 ≺ ω)
5453anim2i 616 . . . . . . 7 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
55 bren2 8978 . . . . . . 7 (𝐴 ≈ ω ↔ (𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ≺ ω))
5654, 55sylibr 233 . . . . . 6 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ω)
57 nnenom 13948 . . . . . . 7 ℕ ≈ ω
5857ensymi 8999 . . . . . 6 ω ≈ ℕ
59 entr 9001 . . . . . 6 ((𝐴 ≈ ω ∧ ω ≈ ℕ) → 𝐴 ≈ ℕ)
6056, 58, 59sylancl 585 . . . . 5 ((𝐴 ≼ ω ∧ ¬ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐴 ≈ ℕ)
61 bren 8948 . . . . 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 7915 . . . 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 6830 . . . . . . 7 (𝑓:ℕ–1-1-onto𝐴 → dom 𝑓 = ℕ)
6665f1oeq2d 6822 . . . . . 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 870 . . . . 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 1829 . . 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 810 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 844   = wceq 1533  wex 1773  wcel 2098  c0 4317   class class class wbr 5141  dom cdm 5669  1-1-ontowf1o 6535  cfv 6536  (class class class)co 7404  ωcom 7851  cen 8935  cdom 8936  csdm 8937  Fincfn 8938  0cc0 11109  1c1 11110   + caddc 11112  cn 12213  cz 12559  ...cfz 13487  ..^cfzo 13630  chash 14293
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-inf2 9635  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-1o 8464  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-card 9933  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-nn 12214  df-n0 12474  df-z 12560  df-uz 12824  df-fz 13488  df-fzo 13631  df-hash 14294
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator