Theorem smo11 8365

Description: A strictly monotone ordinal function is one-to-one. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2013.)

Assertion

Ref	Expression
smo11	⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴–1-1→𝐵)

Proof of Theorem smo11

Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 488	. 2 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
2		ffn 6707	. . 3 ⊢ (𝐹:𝐴⟶𝐵 → 𝐹 Fn 𝐴)
3		smodm2 8356	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → Ord 𝐴)
4		ordelord 6383	. . . . . . . 8 ⊢ ((Ord 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → Ord 𝑧)
5	4	ex 418	. . . . . . 7 ⊢ (Ord 𝐴 → (𝑧 ∈ 𝐴 → Ord 𝑧))
6	3, 5	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑧 ∈ 𝐴 → Ord 𝑧))
7		ordelord 6383	. . . . . . . 8 ⊢ ((Ord 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → Ord 𝑤)
8	7	ex 418	. . . . . . 7 ⊢ (Ord 𝐴 → (𝑤 ∈ 𝐴 → Ord 𝑤))
9	3, 8	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → (𝑤 ∈ 𝐴 → Ord 𝑤))
10	6, 9	anim12d 621	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → (Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤)))
11		ordtri3or 6394	. . . . . . 7 ⊢ ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → (𝑧 ∈ 𝑤 ∨ 𝑧 = 𝑤 ∨ 𝑤 ∈ 𝑧))
12		simp1rr 1258	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑤 ∈ 𝐴)
13		smoel2 8364	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝑥)) → (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥))
14	13	ralrimivva 3206	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥))
15	14	adantr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥))
16	15	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥))
17		simp2 1155	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑧 ∈ 𝑤)
18		simp3 1156	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤))
19		fveq2 6883	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑤))
20	19	eleq2d 2847	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → ((𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑤)))
21	20	raleqbi1dv 3330	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑤 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑤)))
22	21	rspcv 3573	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 ∈ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) → ∀𝑦 ∈ 𝑤 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑤)))
23		fveq2 6883	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑧 → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝑧))
24	23	eleq1d 2846	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑤) ↔ (𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤)))
25	24	rspccv 3574	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑤 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑤) → (𝑧 ∈ 𝑤 → (𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤)))
26	22, 25	syl6 36	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑤 ∈ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) → (𝑧 ∈ 𝑤 → (𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤))))
27	26	3imp 1128	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤) → (𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤))
28		eleq1 2849	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → ((𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤) ↔ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤)))
29	28	biimpac 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹‘𝑧) ∈ (𝐹‘𝑤) ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
30	27, 29	sylan 592	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤) ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
31	12, 16, 17, 18, 30	syl31anc 1400	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
32		smofvon2 8357	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Smo 𝐹 → (𝐹‘𝑤) ∈ On)
33		eloni 6371	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹‘𝑤) ∈ On → Ord (𝐹‘𝑤))
34		ordirr 6379	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Ord (𝐹‘𝑤) → ¬ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
35	32, 33, 34	3syl 19	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Smo 𝐹 → ¬ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
36	35	ad2antlr 740	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → ¬ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
37	36	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → ¬ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
38	31, 37	pm2.21dd 198	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑤 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
39	38	3exp 1137	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → (𝑧 ∈ 𝑤 → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
40		ax1w 13	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → (𝑧 = 𝑤 → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
41		simp1rl 1257	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑧 ∈ 𝐴)
42	15	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥))
43		simp2 1155	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑤 ∈ 𝑧)
44		simp3 1156	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤))
45		fveq2 6883	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑧))
46	45	eleq2d 2847	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑧)))
47	46	raleqbi1dv 3330	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑧)))
48	47	rspcv 3573	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) → ∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑧)))
49		fveq2 6883	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝑤))
50	49	eleq1d 2846	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → ((𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑧) ↔ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧)))
51	50	rspccv 3574	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑧 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑧) → (𝑤 ∈ 𝑧 → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧)))
52	48, 51	syl6 36	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) → (𝑤 ∈ 𝑧 → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧))))
53	52	3imp 1128	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧))
54		eleq2 2850	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → ((𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧) ↔ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤)))
55	54	biimpac 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑧) ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
56	53, 55	sylan 592	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝐹‘𝑦) ∈ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧) ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
57	41, 42, 43, 44, 56	syl31anc 1400	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
58	36	3ad2ant1 1151	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → ¬ (𝐹‘𝑤) ∈ (𝐹‘𝑤))
59	57, 58	pm2.21dd 198	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) ∧ 𝑤 ∈ 𝑧 ∧ (𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤)) → 𝑧 = 𝑤)
60	59	3exp 1137	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → (𝑤 ∈ 𝑧 → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
61	39, 40, 60	3jaod 1456	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → ((𝑧 ∈ 𝑤 ∨ 𝑧 = 𝑤 ∨ 𝑤 ∈ 𝑧) → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
62	11, 61	syl5 35	. . . . . 6 ⊢ (((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴)) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
63	62	ex 418	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → ((Ord 𝑧 ∧ Ord 𝑤) → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤))))
64	10, 63	mpdd 44	. . . 4 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
65	64	ralrimivv 3204	. . 3 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧 ∈ 𝐴 ∀𝑤 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
66	2, 65	sylan 592	. 2 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ Smo 𝐹) → ∀𝑧 ∈ 𝐴 ∀𝑤 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤))
67		dff13 7256	. 2 ⊢ (𝐹:𝐴–1-1→𝐵 ↔ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐴 ∀𝑤 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑧) = (𝐹‘𝑤) → 𝑧 = 𝑤)))
68	1, 66, 67	sylanbrc 595	1 ⊢ ((𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ Smo 𝐹) → 𝐹:𝐴–1-1→𝐵)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ w3o 1102   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  Ord word 6360  Oncon0 6361   Fn wfn 6532  ⟶wf 6533  –1-1→wf1 6534  ‘cfv 6537  Smo wsmo 8346

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pr 5391

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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3414  df-v 3453  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-ord 6364  df-on 6365  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fv 6545  df-smo 8347

This theorem is used by:  smoiso2  8370  alephf1ALT  10175