MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  qnnen Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem qnnen 16425
Description: The rational numbers are countable. This proof does not use the Axiom of Choice, even though it uses an onto function, because the base set (ℤ × ℕ) is numerable. Exercise 2 of [Enderton] p. 133. For purposes of the Metamath 100 list, we are considering Mario Carneiro's revision as the date this proof was completed. This is Metamath 100 proof #3. (Contributed by NM, 31-Jul-2004.) (Revised by Mario Carneiro, 3-Mar-2013.)
Assertion
Ref Expression
qnnen ℚ ≈ ℕ

Proof of Theorem qnnen
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 omelon 9684 . . . . . . 7 ω ∈ On
2 nnenom 14163 . . . . . . . 8 ℕ ≈ ω
32ensymi 9069 . . . . . . 7 ω ≈ ℕ
4 isnumi 10064 . . . . . . 7 ((ω ∈ On ∧ ω ≈ ℕ) → ℕ ∈ dom card)
51, 3, 4mp2an 705 . . . . . 6 ℕ ∈ dom card
6 znnen 16424 . . . . . . 7 ℤ ≈ ℕ
7 ennum 10065 . . . . . . 7 (ℤ ≈ ℕ → (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card))
86, 7ax-mp 5 . . . . . 6 (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card)
95, 8mpbir 234 . . . . 5 ℤ ∈ dom card
10 xpnum 10069 . . . . 5 ((ℤ ∈ dom card ∧ ℕ ∈ dom card) → (ℤ × ℕ) ∈ dom card)
119, 5, 10mp2an 705 . . . 4 (ℤ × ℕ) ∈ dom card
12 eqid 2763 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦))
13 ovex 7484 . . . . . 6 (𝑥 / 𝑦) ∈ V
1412, 13fnmpoi 8116 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ)
1512rnmpo 7585 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
16 elq 13117 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦))
1716eqabi 2899 . . . . . 6 ℚ = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
1815, 17eqtr4i 2789 . . . . 5 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ
19 df-fo 6572 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)⟶ontoℚ ↔ ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ) ∧ ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ))
2014, 18, 19mpbir2an 724 . . . 4 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)⟶ontoℚ
21 fodomnum 10175 . . . 4 ((ℤ × ℕ) ∈ dom card → ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)⟶ontoℚ → ℚ ≼ (ℤ × ℕ)))
2211, 20, 21mp2 9 . . 3 ℚ ≼ (ℤ × ℕ)
23 nnex 12381 . . . . . 6 ℕ ∈ V
2423enref 9050 . . . . 5 ℕ ≈ ℕ
25 xpen 9197 . . . . 5 ((ℤ ≈ ℕ ∧ ℕ ≈ ℕ) → (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ))
266, 24, 25mp2an 705 . . . 4 (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ)
27 xpnnen 16423 . . . 4 (ℕ × ℕ) ≈ ℕ
2826, 27entri 9073 . . 3 (ℤ × ℕ) ≈ ℕ
29 domentr 9078 . . 3 ((ℚ ≼ (ℤ × ℕ) ∧ (ℤ × ℕ) ≈ ℕ) → ℚ ≼ ℕ)
3022, 28, 29mp2an 705 . 2 ℚ ≼ ℕ
31 qex 13128 . . 3 ℚ ∈ V
32 nnssq 13125 . . 3 ℕ ⊆ ℚ
33 ssdomg 9065 . . 3 (ℚ ∈ V → (ℕ ⊆ ℚ → ℕ ≼ ℚ))
3431, 32, 33mp2 9 . 2 ℕ ≼ ℚ
35 sbth 9154 . 2 ((ℚ ≼ ℕ ∧ ℕ ≼ ℚ) → ℚ ≈ ℕ)
3630, 34, 35mp2an 705 1 ℚ ≈ ℕ
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   ↔ wb 209   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {cab 2741  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   class class class wbr 5108   × cxp 5656  dom cdm 5658  ran crn 5659  Oncon0 6388   Fn wfn 6561  ⟶ontowfo 6564  (class class class)co 7451   ∈ cmpo 7453  ωcom 7911   ≈ cen 9008   ≼ cdom 9009  cardccrd 10053   / cdiv 12013  ℕcn 12375  ℤcz 12733  ℚcq 13115
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-oadd 8518  df-omul 8519  df-er 8755  df-map 8887  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-oi 9541  df-card 10057  df-acn 10060  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-q 13116
This theorem is used by:  rpnnen  16439  resdomq  16456  ex-chn2  18862  re2ndc  25175  ovolq  25867  opnmblALT  25979  vitali  25989  mbfimaopnlem  26031  mbfaddlem  26036  mblfinlem1  38843  irrapx1  44101  qenom  46646
  Copyright terms: Public domain W3C validator