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

Theorem qnnen 16163
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 9647 . . . . . . 7 ω ∈ On
2 nnenom 13952 . . . . . . . 8 ℕ ≈ ω
32ensymi 9006 . . . . . . 7 ω ≈ ℕ
4 isnumi 9947 . . . . . . 7 ((ω ∈ On ∧ ω ≈ ℕ) → ℕ ∈ dom card)
51, 3, 4mp2an 689 . . . . . 6 ℕ ∈ dom card
6 znnen 16162 . . . . . . 7 ℤ ≈ ℕ
7 ennum 9948 . . . . . . 7 (ℤ ≈ ℕ → (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card))
86, 7ax-mp 5 . . . . . 6 (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card)
95, 8mpbir 230 . . . . 5 ℤ ∈ dom card
10 xpnum 9952 . . . . 5 ((ℤ ∈ dom card ∧ ℕ ∈ dom card) → (ℤ × ℕ) ∈ dom card)
119, 5, 10mp2an 689 . . . 4 (ℤ × ℕ) ∈ dom card
12 eqid 2731 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦))
13 ovex 7445 . . . . . 6 (𝑥 / 𝑦) ∈ V
1412, 13fnmpoi 8060 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ)
1512rnmpo 7545 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
16 elq 12941 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦))
1716eqabi 2868 . . . . . 6 ℚ = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
1815, 17eqtr4i 2762 . . . . 5 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ
19 df-fo 6549 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)–onto→ℚ ↔ ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ) ∧ ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ))
2014, 18, 19mpbir2an 708 . . . 4 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)–onto→ℚ
21 fodomnum 10058 . . . 4 ((ℤ × ℕ) ∈ dom card → ((𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)–onto→ℚ → ℚ ≼ (ℤ × ℕ)))
2211, 20, 21mp2 9 . . 3 ℚ ≼ (ℤ × ℕ)
23 nnex 12225 . . . . . 6 ℕ ∈ V
2423enref 8987 . . . . 5 ℕ ≈ ℕ
25 xpen 9146 . . . . 5 ((ℤ ≈ ℕ ∧ ℕ ≈ ℕ) → (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ))
266, 24, 25mp2an 689 . . . 4 (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ)
27 xpnnen 16161 . . . 4 (ℕ × ℕ) ≈ ℕ
2826, 27entri 9010 . . 3 (ℤ × ℕ) ≈ ℕ
29 domentr 9015 . . 3 ((ℚ ≼ (ℤ × ℕ) ∧ (ℤ × ℕ) ≈ ℕ) → ℚ ≼ ℕ)
3022, 28, 29mp2an 689 . 2 ℚ ≼ ℕ
31 qex 12952 . . 3 ℚ ∈ V
32 nnssq 12949 . . 3 ℕ ⊆ ℚ
33 ssdomg 9002 . . 3 (ℚ ∈ V → (ℕ ⊆ ℚ → ℕ ≼ ℚ))
3431, 32, 33mp2 9 . 2 ℕ ≼ ℚ
35 sbth 9099 . 2 ((ℚ ≼ ℕ ∧ ℕ ≼ ℚ) → ℚ ≈ ℕ)
3630, 34, 35mp2an 689 1 ℚ ≈ ℕ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 205   = wceq 1540  wcel 2105  {cab 2708  wrex 3069  Vcvv 3473  wss 3948   class class class wbr 5148   × cxp 5674  dom cdm 5676  ran crn 5677  Oncon0 6364   Fn wfn 6538  ontowfo 6541  (class class class)co 7412  cmpo 7414  ωcom 7859  cen 8942  cdom 8943  cardccrd 9936   / cdiv 11878  cn 12219  cz 12565  cq 12939
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 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9642  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193
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-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-oadd 8476  df-omul 8477  df-er 8709  df-map 8828  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-oi 9511  df-card 9940  df-acn 9943  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-div 11879  df-nn 12220  df-n0 12480  df-z 12566  df-uz 12830  df-q 12940
This theorem is referenced by:  rpnnen  16177  resdomq  16194  re2ndc  24637  ovolq  25340  opnmblALT  25452  vitali  25462  mbfimaopnlem  25504  mbfaddlem  25509  mblfinlem1  36989  irrapx1  42029  qenom  44530
  Copyright terms: Public domain W3C validator