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Theorem smo11 7992
Description: A strictly monotone ordinal function is one-to-one. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2013.)
Assertion
Ref Expression
smo11 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴1-1𝐵)

Proof of Theorem smo11
Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 483 . 2 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴𝐵)
2 ffn 6511 . . 3 (𝐹:𝐴𝐵𝐹 Fn 𝐴)
3 smodm2 7983 . . . . . . 7 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → Ord 𝐴)
4 ordelord 6211 . . . . . . . 8 ((Ord 𝐴𝑧𝐴) → Ord 𝑧)
54ex 413 . . . . . . 7 (Ord 𝐴 → (𝑧𝐴 → Ord 𝑧))
63, 5syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑧𝐴 → Ord 𝑧))
7 ordelord 6211 . . . . . . . 8 ((Ord 𝐴𝑤𝐴) → Ord 𝑤)
87ex 413 . . . . . . 7 (Ord 𝐴 → (𝑤𝐴 → Ord 𝑤))
93, 8syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑤𝐴 → Ord 𝑤))
106, 9anim12d 608 . . . . 5 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → (Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤)))
11 ordtri3or 6221 . . . . . . 7 ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → (𝑧𝑤𝑧 = 𝑤𝑤𝑧))
12 simp1rr 1233 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑤𝐴)
13 smoel2 7991 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑥𝐴𝑦𝑥)) → (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
1413ralrimivva 3196 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
1514adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
16153ad2ant1 1127 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
17 simp2 1131 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧𝑤)
18 simp3 1132 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤))
19 fveq2 6667 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑤 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑤))
2019eleq2d 2903 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
2120raleqbi1dv 3409 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑤 → (∀𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ ∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
2221rspcv 3622 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → ∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤)))
23 fveq2 6667 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑧))
2423eleq1d 2902 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤)))
2524rspccv 3624 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑦𝑤 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑤) → (𝑧𝑤 → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤)))
2622, 25syl6 35 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → (𝑧𝑤 → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤))))
27263imp 1105 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑤𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑧𝑤) → (𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤))
28 eleq1 2905 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → ((𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤)))
2928biimpac 479 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝑧) ∈ (𝐹𝑤) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3027, 29sylan 580 . . . . . . . . . . 11 (((𝑤𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑧𝑤) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3112, 16, 17, 18, 30syl31anc 1367 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
32 smofvon2 7984 . . . . . . . . . . . . 13 (Smo 𝐹 → (𝐹𝑤) ∈ On)
33 eloni 6199 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑤) ∈ On → Ord (𝐹𝑤))
34 ordirr 6207 . . . . . . . . . . . . 13 (Ord (𝐹𝑤) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3532, 33, 343syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (Smo 𝐹 → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3635ad2antlr 723 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
37363ad2ant1 1127 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
3831, 37pm2.21dd 196 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑧𝑤 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
39383exp 1113 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑧𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
40 ax-1 6 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
4140a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑧 = 𝑤 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
42 simp1rl 1232 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧𝐴)
43153ad2ant1 1127 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥))
44 simp2 1131 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑤𝑧)
45 simp3 1132 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤))
46 fveq2 6667 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑧 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑧))
4746eleq2d 2903 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
4847raleqbi1dv 3409 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ↔ ∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
4948rspcv 3622 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → ∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧)))
50 fveq2 6667 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 = 𝑤 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑤))
5150eleq1d 2902 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑦 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧)))
5251rspccv 3624 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑦𝑧 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑧) → (𝑤𝑧 → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧)))
5349, 52syl6 35 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧𝐴 → (∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) → (𝑤𝑧 → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧))))
54533imp 1105 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑤𝑧) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧))
55 eleq2 2906 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → ((𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤)))
5655biimpac 479 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑧) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
5754, 56sylan 580 . . . . . . . . . . 11 (((𝑧𝐴 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦𝑥 (𝐹𝑦) ∈ (𝐹𝑥) ∧ 𝑤𝑧) ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
5842, 43, 44, 45, 57syl31anc 1367 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
59363ad2ant1 1127 . . . . . . . . . 10 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → ¬ (𝐹𝑤) ∈ (𝐹𝑤))
6058, 59pm2.21dd 196 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) ∧ 𝑤𝑧 ∧ (𝐹𝑧) = (𝐹𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
61603exp 1113 . . . . . . . 8 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → (𝑤𝑧 → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6239, 41, 613jaod 1422 . . . . . . 7 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑧𝑤𝑧 = 𝑤𝑤𝑧) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6311, 62syl5 34 . . . . . 6 (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐴)) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6463ex 413 . . . . 5 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))))
6510, 64mpdd 43 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧𝐴𝑤𝐴) → ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
6665ralrimivv 3195 . . 3 ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
672, 66sylan 580 . 2 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
68 dff13 7007 . 2 (𝐹:𝐴1-1𝐵 ↔ (𝐹:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑧) = (𝐹𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
691, 67, 68sylanbrc 583 1 ((𝐹:𝐴𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴1-1𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396  w3o 1080  w3a 1081   = wceq 1530  wcel 2107  wral 3143  Ord word 6188  Oncon0 6189   Fn wfn 6347  wf 6348  1-1wf1 6349  cfv 6352  Smo wsmo 7973
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2798  ax-sep 5200  ax-nul 5207  ax-pow 5263  ax-pr 5326
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2620  df-eu 2652  df-clab 2805  df-cleq 2819  df-clel 2898  df-nfc 2968  df-ne 3022  df-ral 3148  df-rex 3149  df-rab 3152  df-v 3502  df-sbc 3777  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4296  df-if 4471  df-pw 4544  df-sn 4565  df-pr 4567  df-op 4571  df-uni 4838  df-br 5064  df-opab 5126  df-tr 5170  df-id 5459  df-eprel 5464  df-po 5473  df-so 5474  df-fr 5513  df-we 5515  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-ord 6192  df-on 6193  df-iota 6312  df-fun 6354  df-fn 6355  df-f 6356  df-f1 6357  df-fv 6360  df-smo 7974
This theorem is referenced by:  smoiso2  7997  alephf1ALT  9518
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