Theorem nnfoctbdj 42745

Description: There exists a mapping from ℕ onto any (nonempty) countable set of disjoint sets, such that elements in the range of the map are disjoint. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
nnfoctbdj.ctb	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≼ ω)
nnfoctbdj.n0	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
nnfoctbdj.dj	⊢ (𝜑 → Disj 𝑦 ∈ 𝑋 𝑦)

Assertion

Ref	Expression
nnfoctbdj	⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛)))

Distinct variable groups:   𝑓,𝑋,𝑛   𝑦,𝑋,𝑛   𝜑,𝑛,𝑦

Allowed substitution hint:   𝜑(𝑓)

Proof of Theorem nnfoctbdj

Dummy variables 𝑔 𝑥 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnfoctbdj.ctb	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≼ ω)
2		nnfoctbdj.n0	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
3		nnfoctb 41316	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≼ ω ∧ 𝑋 ≠ ∅) → ∃𝑔 𝑔:ℕ–onto→𝑋)
4	1, 2, 3	syl2anc 586	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑔 𝑔:ℕ–onto→𝑋)
5		fofn 6594	. . . . . . 7 ⊢ (𝑔:ℕ–onto→𝑋 → 𝑔 Fn ℕ)
6	5	adantl 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → 𝑔 Fn ℕ)
7		nnex 11646	. . . . . . 7 ⊢ ℕ ∈ V
8	7	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → ℕ ∈ V)
9		ltwenn 13333	. . . . . . 7 ⊢ < We ℕ
10	9	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → < We ℕ)
11	6, 8, 10	wessf1orn 41453	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → ∃𝑥 ∈ 𝒫 ℕ(𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔)
12		elpwi 4550	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝒫 ℕ → 𝑥 ⊆ ℕ)
13	12	3ad2ant2 1130	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → 𝑥 ⊆ ℕ)
14		simpr 487	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑔:ℕ–onto→𝑋 ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔)
15		forn 6595	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑔:ℕ–onto→𝑋 → ran 𝑔 = 𝑋)
16	15	adantr 483	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑔:ℕ–onto→𝑋 ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → ran 𝑔 = 𝑋)
17	16	f1oeq3d 6614	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑔:ℕ–onto→𝑋 ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → ((𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔 ↔ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→𝑋))
18	14, 17	mpbid 234	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑔:ℕ–onto→𝑋 ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→𝑋)
19	18	adantll 712	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→𝑋)
20	19	3adant2 1127	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→𝑋)
21		nnfoctbdj.dj	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → Disj 𝑦 ∈ 𝑋 𝑦)
22	21	adantr 483	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → Disj 𝑦 ∈ 𝑋 𝑦)
23	22	3ad2ant1 1129	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → Disj 𝑦 ∈ 𝑋 𝑦)
24		eqeq1 2827	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 = 1 ↔ 𝑛 = 1))
25		oveq1 7165	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 − 1) = (𝑛 − 1))
26	25	eleq1d 2899	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → ((𝑚 − 1) ∈ 𝑥 ↔ (𝑛 − 1) ∈ 𝑥))
27	26	notbid 320	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → (¬ (𝑚 − 1) ∈ 𝑥 ↔ ¬ (𝑛 − 1) ∈ 𝑥))
28	24, 27	orbi12d 915	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → ((𝑚 = 1 ∨ ¬ (𝑚 − 1) ∈ 𝑥) ↔ (𝑛 = 1 ∨ ¬ (𝑛 − 1) ∈ 𝑥)))
29		fvoveq1 7181	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑚 − 1)) = ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑛 − 1)))
30	28, 29	ifbieq2d 4494	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → if((𝑚 = 1 ∨ ¬ (𝑚 − 1) ∈ 𝑥), ∅, ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑚 − 1))) = if((𝑛 = 1 ∨ ¬ (𝑛 − 1) ∈ 𝑥), ∅, ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑛 − 1))))
31	30	cbvmptv 5171	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ ↦ if((𝑚 = 1 ∨ ¬ (𝑚 − 1) ∈ 𝑥), ∅, ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑚 − 1)))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ if((𝑛 = 1 ∨ ¬ (𝑛 − 1) ∈ 𝑥), ∅, ((𝑔 ↾ 𝑥)‘(𝑛 − 1))))
32	13, 20, 23, 31	nnfoctbdjlem 42744	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 ℕ ∧ (𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔) → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛)))
33	32	3exp 1115	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → (𝑥 ∈ 𝒫 ℕ → ((𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛)))))
34	33	rexlimdv 3285	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → (∃𝑥 ∈ 𝒫 ℕ(𝑔 ↾ 𝑥):𝑥–1-1-onto→ran 𝑔 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛))))
35	11, 34	mpd 15	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑔:ℕ–onto→𝑋) → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛)))
36	35	ex 415	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑔:ℕ–onto→𝑋 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛))))
37	36	exlimdv 1934	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑔 𝑔:ℕ–onto→𝑋 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛))))
38	4, 37	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑓(𝑓:ℕ–onto→(𝑋 ∪ {∅}) ∧ Disj 𝑛 ∈ ℕ (𝑓‘𝑛)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 398   ∨ wo 843   ∧ w3a 1083   = wceq 1537  ∃wex 1780   ∈ wcel 2114   ≠ wne 3018  ∃wrex 3141  Vcvv 3496   ∪ cun 3936   ⊆ wss 3938  ∅c0 4293  ifcif 4469  𝒫 cpw 4541  {csn 4569  Disj wdisj 5033   class class class wbr 5068   ↦ cmpt 5148   We wwe 5515  ran crn 5558   ↾ cres 5559   Fn wfn 6352  –onto→wfo 6355  –1-1-onto→wf1o 6356  ‘cfv 6357  (class class class)co 7158  ωcom 7582   ≼ cdom 8509  1c1 10540   < clt 10677   − cmin 10872  ℕcn 11640

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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2795  ax-rep 5192  ax-sep 5205  ax-nul 5212  ax-pow 5268  ax-pr 5332  ax-un 7463  ax-inf2 9106  ax-cnex 10595  ax-resscn 10596  ax-1cn 10597  ax-icn 10598  ax-addcl 10599  ax-addrcl 10600  ax-mulcl 10601  ax-mulrcl 10602  ax-mulcom 10603  ax-addass 10604  ax-mulass 10605  ax-distr 10606  ax-i2m1 10607  ax-1ne0 10608  ax-1rid 10609  ax-rnegex 10610  ax-rrecex 10611  ax-cnre 10612  ax-pre-lttri 10613  ax-pre-lttrn 10614  ax-pre-ltadd 10615  ax-pre-mulgt0 10616

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2802  df-cleq 2816  df-clel 2895  df-nfc 2965  df-ne 3019  df-nel 3126  df-ral 3145  df-rex 3146  df-reu 3147  df-rmo 3148  df-rab 3149  df-v 3498  df-sbc 3775  df-csb 3886  df-dif 3941  df-un 3943  df-in 3945  df-ss 3954  df-pss 3956  df-nul 4294  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4570  df-pr 4572  df-tp 4574  df-op 4576  df-uni 4841  df-iun 4923  df-disj 5034  df-br 5069  df-opab 5131  df-mpt 5149  df-tr 5175  df-id 5462  df-eprel 5467  df-po 5476  df-so 5477  df-fr 5516  df-we 5518  df-xp 5563  df-rel 5564  df-cnv 5565  df-co 5566  df-dm 5567  df-rn 5568  df-res 5569  df-ima 5570  df-pred 6150  df-ord 6196  df-on 6197  df-lim 6198  df-suc 6199  df-iota 6316  df-fun 6359  df-fn 6360  df-f 6361  df-f1 6362  df-fo 6363  df-f1o 6364  df-fv 6365  df-isom 6366  df-riota 7116  df-ov 7161  df-oprab 7162  df-mpo 7163  df-om 7583  df-wrecs 7949  df-recs 8010  df-rdg 8048  df-er 8291  df-en 8512  df-dom 8513  df-sdom 8514  df-pnf 10679  df-mnf 10680  df-xr 10681  df-ltxr 10682  df-le 10683  df-sub 10874  df-neg 10875  df-nn 11641  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-rp 12393

This theorem is referenced by:  ismeannd  42756