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Theorem fin23lem22 10325
Description: Lemma for fin23 10387 but could be used elsewhere if we find a good name for it. Explicit construction of a bijection (actually an isomorphism, see fin23lem27 10326) between an infinite subset of Ο‰ and Ο‰ itself. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Nov-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
fin23lem22.b 𝐢 = (𝑖 ∈ Ο‰ ↦ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
Assertion
Ref Expression
fin23lem22 ((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) β†’ 𝐢:ω–1-1-onto→𝑆)
Distinct variable group:   𝑖,𝑗,𝑆
Allowed substitution hints:   𝐢(𝑖,𝑗)

Proof of Theorem fin23lem22
Dummy variable π‘Ž is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fin23lem22.b . 2 𝐢 = (𝑖 ∈ Ο‰ ↦ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
2 fin23lem23 10324 . . 3 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ Ο‰) β†’ βˆƒ!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖)
3 riotacl 7386 . . 3 (βˆƒ!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖 β†’ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) ∈ 𝑆)
42, 3syl 17 . 2 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ 𝑖 ∈ Ο‰) β†’ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) ∈ 𝑆)
5 simpll 764 . . . 4 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ π‘Ž ∈ 𝑆) β†’ 𝑆 βŠ† Ο‰)
6 simpr 484 . . . 4 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ π‘Ž ∈ 𝑆) β†’ π‘Ž ∈ 𝑆)
75, 6sseldd 3984 . . 3 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ π‘Ž ∈ 𝑆) β†’ π‘Ž ∈ Ο‰)
8 nnfi 9170 . . 3 (π‘Ž ∈ Ο‰ β†’ π‘Ž ∈ Fin)
9 infi 9271 . . 3 (π‘Ž ∈ Fin β†’ (π‘Ž ∩ 𝑆) ∈ Fin)
10 ficardom 9959 . . 3 ((π‘Ž ∩ 𝑆) ∈ Fin β†’ (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ∈ Ο‰)
117, 8, 9, 104syl 19 . 2 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ π‘Ž ∈ 𝑆) β†’ (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ∈ Ο‰)
12 cardnn 9961 . . . . . . 7 (𝑖 ∈ Ο‰ β†’ (cardβ€˜π‘–) = 𝑖)
1312eqcomd 2737 . . . . . 6 (𝑖 ∈ Ο‰ β†’ 𝑖 = (cardβ€˜π‘–))
1413eqeq1d 2733 . . . . 5 (𝑖 ∈ Ο‰ β†’ (𝑖 = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ↔ (cardβ€˜π‘–) = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆))))
15 eqcom 2738 . . . . 5 ((cardβ€˜π‘–) = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ↔ (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) = (cardβ€˜π‘–))
1614, 15bitrdi 286 . . . 4 (𝑖 ∈ Ο‰ β†’ (𝑖 = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ↔ (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) = (cardβ€˜π‘–)))
1716ad2antrl 725 . . 3 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ (𝑖 = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ↔ (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) = (cardβ€˜π‘–)))
18 simpll 764 . . . . . . 7 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ 𝑆 βŠ† Ο‰)
19 simprr 770 . . . . . . 7 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ π‘Ž ∈ 𝑆)
2018, 19sseldd 3984 . . . . . 6 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ π‘Ž ∈ Ο‰)
21 nnon 7864 . . . . . 6 (π‘Ž ∈ Ο‰ β†’ π‘Ž ∈ On)
22 onenon 9947 . . . . . 6 (π‘Ž ∈ On β†’ π‘Ž ∈ dom card)
2320, 21, 223syl 18 . . . . 5 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ π‘Ž ∈ dom card)
24 inss1 4229 . . . . 5 (π‘Ž ∩ 𝑆) βŠ† π‘Ž
25 ssnum 10037 . . . . 5 ((π‘Ž ∈ dom card ∧ (π‘Ž ∩ 𝑆) βŠ† π‘Ž) β†’ (π‘Ž ∩ 𝑆) ∈ dom card)
2623, 24, 25sylancl 585 . . . 4 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ (π‘Ž ∩ 𝑆) ∈ dom card)
27 nnon 7864 . . . . . 6 (𝑖 ∈ Ο‰ β†’ 𝑖 ∈ On)
2827ad2antrl 725 . . . . 5 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ 𝑖 ∈ On)
29 onenon 9947 . . . . 5 (𝑖 ∈ On β†’ 𝑖 ∈ dom card)
3028, 29syl 17 . . . 4 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ 𝑖 ∈ dom card)
31 carden2 9985 . . . 4 (((π‘Ž ∩ 𝑆) ∈ dom card ∧ 𝑖 ∈ dom card) β†’ ((cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) = (cardβ€˜π‘–) ↔ (π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
3226, 30, 31syl2anc 583 . . 3 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ ((cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) = (cardβ€˜π‘–) ↔ (π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
332adantrr 714 . . . . 5 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ βˆƒ!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖)
34 ineq1 4206 . . . . . . 7 (𝑗 = π‘Ž β†’ (𝑗 ∩ 𝑆) = (π‘Ž ∩ 𝑆))
3534breq1d 5159 . . . . . 6 (𝑗 = π‘Ž β†’ ((𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖 ↔ (π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
3635riota2 7394 . . . . 5 ((π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ βˆƒ!𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) β†’ ((π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖 ↔ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) = π‘Ž))
3719, 33, 36syl2anc 583 . . . 4 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ ((π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖 ↔ (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) = π‘Ž))
38 eqcom 2738 . . . 4 ((℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖) = π‘Ž ↔ π‘Ž = (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖))
3937, 38bitrdi 286 . . 3 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ ((π‘Ž ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖 ↔ π‘Ž = (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖)))
4017, 32, 393bitrd 304 . 2 (((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) ∧ (𝑖 ∈ Ο‰ ∧ π‘Ž ∈ 𝑆)) β†’ (𝑖 = (cardβ€˜(π‘Ž ∩ 𝑆)) ↔ π‘Ž = (℩𝑗 ∈ 𝑆 (𝑗 ∩ 𝑆) β‰ˆ 𝑖)))
411, 4, 11, 40f1o2d 7663 1 ((𝑆 βŠ† Ο‰ ∧ Β¬ 𝑆 ∈ Fin) β†’ 𝐢:ω–1-1-onto→𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  βˆƒ!wreu 3373   ∩ cin 3948   βŠ† wss 3949   class class class wbr 5149   ↦ cmpt 5232  dom cdm 5677  Oncon0 6365  β€“1-1-ontoβ†’wf1o 6543  β€˜cfv 6544  β„©crio 7367  Ο‰com 7858   β‰ˆ cen 8939  Fincfn 8942  cardccrd 9933
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7728
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7368  df-ov 7415  df-om 7859  df-2nd 7979  df-frecs 8269  df-wrecs 8300  df-recs 8374  df-1o 8469  df-er 8706  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-card 9937
This theorem is referenced by:  fin23lem27  10326  fin23lem28  10338  fin23lem30  10340  isf32lem6  10356  isf32lem7  10357  isf32lem8  10358
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