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

Theorem qnnen 16181
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 9599 . . . . . . 7 ω ∈ On
2 nnenom 13945 . . . . . . . 8 ℕ ≈ ω
32ensymi 8975 . . . . . . 7 ω ≈ ℕ
4 isnumi 9899 . . . . . . 7 ((ω ∈ On ∧ ω ≈ ℕ) → ℕ ∈ dom card)
51, 3, 4mp2an 692 . . . . . 6 ℕ ∈ dom card
6 znnen 16180 . . . . . . 7 ℤ ≈ ℕ
7 ennum 9900 . . . . . . 7 (ℤ ≈ ℕ → (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card))
86, 7ax-mp 5 . . . . . 6 (ℤ ∈ dom card ↔ ℕ ∈ dom card)
95, 8mpbir 231 . . . . 5 ℤ ∈ dom card
10 xpnum 9904 . . . . 5 ((ℤ ∈ dom card ∧ ℕ ∈ dom card) → (ℤ × ℕ) ∈ dom card)
119, 5, 10mp2an 692 . . . 4 (ℤ × ℕ) ∈ dom card
12 eqid 2729 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦))
13 ovex 7420 . . . . . 6 (𝑥 / 𝑦) ∈ V
1412, 13fnmpoi 8049 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ)
1512rnmpo 7522 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
16 elq 12909 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦))
1716eqabi 2863 . . . . . 6 ℚ = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
1815, 17eqtr4i 2755 . . . . 5 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ
19 df-fo 6517 . . . . 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 711 . . . 4 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)):(ℤ × ℕ)–onto→ℚ
21 fodomnum 10010 . . . 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 12192 . . . . . 6 ℕ ∈ V
2423enref 8956 . . . . 5 ℕ ≈ ℕ
25 xpen 9104 . . . . 5 ((ℤ ≈ ℕ ∧ ℕ ≈ ℕ) → (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ))
266, 24, 25mp2an 692 . . . 4 (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ)
27 xpnnen 16179 . . . 4 (ℕ × ℕ) ≈ ℕ
2826, 27entri 8979 . . 3 (ℤ × ℕ) ≈ ℕ
29 domentr 8984 . . 3 ((ℚ ≼ (ℤ × ℕ) ∧ (ℤ × ℕ) ≈ ℕ) → ℚ ≼ ℕ)
3022, 28, 29mp2an 692 . 2 ℚ ≼ ℕ
31 qex 12920 . . 3 ℚ ∈ V
32 nnssq 12917 . . 3 ℕ ⊆ ℚ
33 ssdomg 8971 . . 3 (ℚ ∈ V → (ℕ ⊆ ℚ → ℕ ≼ ℚ))
3431, 32, 33mp2 9 . 2 ℕ ≼ ℚ
35 sbth 9061 . 2 ((ℚ ≼ ℕ ∧ ℕ ≼ ℚ) → ℚ ≈ ℕ)
3630, 34, 35mp2an 692 1 ℚ ≈ ℕ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 206   = wceq 1540  wcel 2109  {cab 2707  wrex 3053  Vcvv 3447  wss 3914   class class class wbr 5107   × cxp 5636  dom cdm 5638  ran crn 5639  Oncon0 6332   Fn wfn 6506  ontowfo 6509  (class class class)co 7387  cmpo 7389  ωcom 7842  cen 8915  cdom 8916  cardccrd 9888   / cdiv 11835  cn 12186  cz 12529  cq 12907
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-inf2 9594  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-int 4911  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-se 5592  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-isom 6520  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-1o 8434  df-oadd 8438  df-omul 8439  df-er 8671  df-map 8801  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-oi 9463  df-card 9892  df-acn 9895  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-nn 12187  df-n0 12443  df-z 12530  df-uz 12794  df-q 12908
This theorem is referenced by:  rpnnen  16195  resdomq  16212  re2ndc  24689  ovolq  25392  opnmblALT  25504  vitali  25514  mbfimaopnlem  25556  mbfaddlem  25561  mblfinlem1  37651  irrapx1  42816  qenom  45357
  Copyright terms: Public domain W3C validator