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

Theorem qnnen 16250
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 9687 . . . . . . 7 ω ∈ On
2 nnenom 14022 . . . . . . . 8 ℕ ≈ ω
32ensymi 9045 . . . . . . 7 ω ≈ ℕ
4 isnumi 9987 . . . . . . 7 ((ω ∈ On ∧ ω ≈ ℕ) → ℕ ∈ dom card)
51, 3, 4mp2an 692 . . . . . 6 ℕ ∈ dom card
6 znnen 16249 . . . . . . 7 ℤ ≈ ℕ
7 ennum 9988 . . . . . . 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 9992 . . . . 5 ((ℤ ∈ dom card ∧ ℕ ∈ dom card) → (ℤ × ℕ) ∈ dom card)
119, 5, 10mp2an 692 . . . 4 (ℤ × ℕ) ∈ dom card
12 eqid 2736 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦))
13 ovex 7465 . . . . . 6 (𝑥 / 𝑦) ∈ V
1412, 13fnmpoi 8096 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) Fn (ℤ × ℕ)
1512rnmpo 7567 . . . . . 6 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
16 elq 12993 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦))
1716eqabi 2876 . . . . . 6 ℚ = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑥 / 𝑦)}
1815, 17eqtr4i 2767 . . . . 5 ran (𝑥 ∈ ℤ, 𝑦 ∈ ℕ ↦ (𝑥 / 𝑦)) = ℚ
19 df-fo 6566 . . . . 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 10098 . . . 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 12273 . . . . . 6 ℕ ∈ V
2423enref 9026 . . . . 5 ℕ ≈ ℕ
25 xpen 9181 . . . . 5 ((ℤ ≈ ℕ ∧ ℕ ≈ ℕ) → (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ))
266, 24, 25mp2an 692 . . . 4 (ℤ × ℕ) ≈ (ℕ × ℕ)
27 xpnnen 16248 . . . 4 (ℕ × ℕ) ≈ ℕ
2826, 27entri 9049 . . 3 (ℤ × ℕ) ≈ ℕ
29 domentr 9054 . . 3 ((ℚ ≼ (ℤ × ℕ) ∧ (ℤ × ℕ) ≈ ℕ) → ℚ ≼ ℕ)
3022, 28, 29mp2an 692 . 2 ℚ ≼ ℕ
31 qex 13004 . . 3 ℚ ∈ V
32 nnssq 13001 . . 3 ℕ ⊆ ℚ
33 ssdomg 9041 . . 3 (ℚ ∈ V → (ℕ ⊆ ℚ → ℕ ≼ ℚ))
3431, 32, 33mp2 9 . 2 ℕ ≼ ℚ
35 sbth 9134 . 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 1539  wcel 2107  {cab 2713  wrex 3069  Vcvv 3479  wss 3950   class class class wbr 5142   × cxp 5682  dom cdm 5684  ran crn 5685  Oncon0 6383   Fn wfn 6555  ontowfo 6558  (class class class)co 7432  cmpo 7434  ωcom 7888  cen 8983  cdom 8984  cardccrd 9976   / cdiv 11921  cn 12267  cz 12615  cq 12991
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-inf2 9682  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-int 4946  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-se 5637  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-isom 6569  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-oadd 8511  df-omul 8512  df-er 8746  df-map 8869  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-oi 9551  df-card 9980  df-acn 9983  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-q 12992
This theorem is referenced by:  rpnnen  16264  resdomq  16281  re2ndc  24823  ovolq  25527  opnmblALT  25639  vitali  25649  mbfimaopnlem  25691  mbfaddlem  25696  mblfinlem1  37665  irrapx1  42844  qenom  45377
  Copyright terms: Public domain W3C validator