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Theorem wofib 8689
Description: The only sets which are well-ordered forwards and backwards are finite sets. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Jan-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-May-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
wofib.1 𝐴 ∈ V
Assertion
Ref Expression
wofib ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) ↔ (𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴))

Proof of Theorem wofib
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 wofi 8448 . . 3 ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) → 𝑅 We 𝐴)
2 cnvso 5888 . . . 4 (𝑅 Or 𝐴𝑅 Or 𝐴)
3 wofi 8448 . . . 4 ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) → 𝑅 We 𝐴)
42, 3sylanb 572 . . 3 ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) → 𝑅 We 𝐴)
51, 4jca 503 . 2 ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) → (𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴))
6 weso 5302 . . . 4 (𝑅 We 𝐴𝑅 Or 𝐴)
76adantr 468 . . 3 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → 𝑅 Or 𝐴)
8 peano2 7316 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ω → suc 𝑦 ∈ ω)
9 sucidg 6016 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ω → 𝑦 ∈ suc 𝑦)
10 vex 3394 . . . . . . . . . . . . 13 𝑧 ∈ V
11 vex 3394 . . . . . . . . . . . . 13 𝑦 ∈ V
1210, 11brcnv 5506 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 E 𝑦𝑦 E 𝑧)
13 epel 5227 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 E 𝑧𝑦𝑧)
1412, 13bitri 266 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 E 𝑦𝑦𝑧)
15 eleq2 2874 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = suc 𝑦 → (𝑦𝑧𝑦 ∈ suc 𝑦))
1614, 15syl5bb 274 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = suc 𝑦 → (𝑧 E 𝑦𝑦 ∈ suc 𝑦))
1716rspcev 3502 . . . . . . . . 9 ((suc 𝑦 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ suc 𝑦) → ∃𝑧 ∈ ω 𝑧 E 𝑦)
188, 9, 17syl2anc 575 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ ω → ∃𝑧 ∈ ω 𝑧 E 𝑦)
19 dfrex2 3183 . . . . . . . 8 (∃𝑧 ∈ ω 𝑧 E 𝑦 ↔ ¬ ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦)
2018, 19sylib 209 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ ω → ¬ ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦)
2120nrex 3187 . . . . . 6 ¬ ∃𝑦 ∈ ω ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦
22 ordom 7304 . . . . . . . 8 Ord ω
23 eqid 2806 . . . . . . . . 9 OrdIso(𝑅, 𝐴) = OrdIso(𝑅, 𝐴)
2423oicl 8673 . . . . . . . 8 Ord dom OrdIso(𝑅, 𝐴)
25 ordtri1 5969 . . . . . . . 8 ((Ord ω ∧ Ord dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → (ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ↔ ¬ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ ω))
2622, 24, 25mp2an 675 . . . . . . 7 (ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ↔ ¬ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ ω)
27 wofib.1 . . . . . . . . . . 11 𝐴 ∈ V
2823oion 8680 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ V → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ On)
2927, 28mp1i 13 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ On)
30 simpr 473 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴))
3129, 30ssexd 5000 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → ω ∈ V)
3223oiiso 8681 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ V ∧ 𝑅 We 𝐴) → OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅 (dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴))
3327, 32mpan 673 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 We 𝐴 → OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅 (dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴))
34 isocnv2 6805 . . . . . . . . . . . 12 (OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅 (dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴) ↔ OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅(dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴))
3533, 34sylib 209 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 We 𝐴 → OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅(dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴))
36 wefr 5301 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 We 𝐴𝑅 Fr 𝐴)
37 isofr 6816 . . . . . . . . . . . 12 (OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅(dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴) → ( E Fr dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ↔ 𝑅 Fr 𝐴))
3837biimpar 465 . . . . . . . . . . 11 ((OrdIso(𝑅, 𝐴) Isom E , 𝑅(dom OrdIso(𝑅, 𝐴), 𝐴) ∧ 𝑅 Fr 𝐴) → E Fr dom OrdIso(𝑅, 𝐴))
3935, 36, 38syl2an 585 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → E Fr dom OrdIso(𝑅, 𝐴))
4039adantr 468 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → E Fr dom OrdIso(𝑅, 𝐴))
41 1onn 7956 . . . . . . . . . 10 1𝑜 ∈ ω
42 ne0i 4122 . . . . . . . . . 10 (1𝑜 ∈ ω → ω ≠ ∅)
4341, 42mp1i 13 . . . . . . . . 9 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → ω ≠ ∅)
44 fri 5273 . . . . . . . . 9 (((ω ∈ V ∧ E Fr dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) ∧ (ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∧ ω ≠ ∅)) → ∃𝑦 ∈ ω ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦)
4531, 40, 30, 43, 44syl22anc 858 . . . . . . . 8 (((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) ∧ ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → ∃𝑦 ∈ ω ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦)
4645ex 399 . . . . . . 7 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → (ω ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) → ∃𝑦 ∈ ω ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦))
4726, 46syl5bir 234 . . . . . 6 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → (¬ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ ω → ∃𝑦 ∈ ω ∀𝑧 ∈ ω ¬ 𝑧 E 𝑦))
4821, 47mt3i 143 . . . . 5 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ ω)
49 ssid 3820 . . . . 5 dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)
50 ssnnfi 8418 . . . . 5 ((dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ ω ∧ dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ⊆ dom OrdIso(𝑅, 𝐴)) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ Fin)
5148, 49, 50sylancl 576 . . . 4 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ Fin)
52 simpl 470 . . . . . 6 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → 𝑅 We 𝐴)
5323oien 8682 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ V ∧ 𝑅 We 𝐴) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ≈ 𝐴)
5427, 52, 53sylancr 577 . . . . 5 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ≈ 𝐴)
55 enfi 8415 . . . . 5 (dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ≈ 𝐴 → (dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ Fin ↔ 𝐴 ∈ Fin))
5654, 55syl 17 . . . 4 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → (dom OrdIso(𝑅, 𝐴) ∈ Fin ↔ 𝐴 ∈ Fin))
5751, 56mpbid 223 . . 3 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → 𝐴 ∈ Fin)
587, 57jca 503 . 2 ((𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴) → (𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin))
595, 58impbii 200 1 ((𝑅 Or 𝐴𝐴 ∈ Fin) ↔ (𝑅 We 𝐴𝑅 We 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wb 197  wa 384   = wceq 1637  wcel 2156  wne 2978  wral 3096  wrex 3097  Vcvv 3391  wss 3769  c0 4116   class class class wbr 4844   E cep 5223   Or wor 5231   Fr wfr 5267   We wwe 5269  ccnv 5310  dom cdm 5311  Ord word 5935  Oncon0 5936  suc csuc 5938   Isom wiso 6102  ωcom 7295  1𝑜c1o 7789  cen 8189  Fincfn 8192  OrdIsocoi 8653
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2068  ax-7 2104  ax-8 2158  ax-9 2165  ax-10 2185  ax-11 2201  ax-12 2214  ax-13 2420  ax-ext 2784  ax-rep 4964  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5096  ax-un 7179
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2061  df-eu 2634  df-mo 2635  df-clab 2793  df-cleq 2799  df-clel 2802  df-nfc 2937  df-ne 2979  df-ral 3101  df-rex 3102  df-reu 3103  df-rmo 3104  df-rab 3105  df-v 3393  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4117  df-if 4280  df-pw 4353  df-sn 4371  df-pr 4373  df-tp 4375  df-op 4377  df-uni 4631  df-iun 4714  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-tr 4947  df-id 5219  df-eprel 5224  df-po 5232  df-so 5233  df-fr 5270  df-se 5271  df-we 5272  df-xp 5317  df-rel 5318  df-cnv 5319  df-co 5320  df-dm 5321  df-rn 5322  df-res 5323  df-ima 5324  df-pred 5893  df-ord 5939  df-on 5940  df-lim 5941  df-suc 5942  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-isom 6110  df-riota 6835  df-om 7296  df-wrecs 7642  df-recs 7704  df-1o 7796  df-er 7979  df-en 8193  df-fin 8196  df-oi 8654
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