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

Theorem unbenlem 15806
 Description: Lemma for unben 15807. (Contributed by NM, 5-May-2005.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Sep-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
unbenlem.1 𝐺 = (rec((𝑥 ∈ V ↦ (𝑥 + 1)), 1) ↾ ω)
Assertion
Ref Expression
unbenlem ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ ω)
Distinct variable groups:   𝑚,𝑛,𝐴   𝑚,𝐺,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem unbenlem
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnex 11210 . . . . 5 ℕ ∈ V
21ssex 4946 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℕ → 𝐴 ∈ V)
3 1z 11591 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
4 unbenlem.1 . . . . . . . 8 𝐺 = (rec((𝑥 ∈ V ↦ (𝑥 + 1)), 1) ↾ ω)
53, 4om2uzf1oi 12938 . . . . . . 7 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1)
6 nnuz 11908 . . . . . . . 8 ℕ = (ℤ‘1)
7 f1oeq3 6282 . . . . . . . 8 (ℕ = (ℤ‘1) → (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ ↔ 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1)))
86, 7ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ ↔ 𝐺:ω–1-1-onto→(ℤ‘1))
95, 8mpbir 221 . . . . . 6 𝐺:ω–1-1-onto→ℕ
10 f1ocnv 6302 . . . . . 6 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → 𝐺:ℕ–1-1-onto→ω)
11 f1of1 6289 . . . . . 6 (𝐺:ℕ–1-1-onto→ω → 𝐺:ℕ–1-1→ω)
129, 10, 11mp2b 10 . . . . 5 𝐺:ℕ–1-1→ω
13 f1ores 6304 . . . . 5 ((𝐺:ℕ–1-1→ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴))
1412, 13mpan 708 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴))
15 f1oeng 8132 . . . 4 ((𝐴 ∈ V ∧ (𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴)) → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
162, 14, 15syl2anc 696 . . 3 (𝐴 ⊆ ℕ → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
1716adantr 472 . 2 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ (𝐺𝐴))
18 imassrn 5627 . . . 4 (𝐺𝐴) ⊆ ran 𝐺
19 dfdm4 5463 . . . . 5 dom 𝐺 = ran 𝐺
20 f1of 6290 . . . . . . 7 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → 𝐺:ω⟶ℕ)
219, 20ax-mp 5 . . . . . 6 𝐺:ω⟶ℕ
2221fdmi 6205 . . . . 5 dom 𝐺 = ω
2319, 22eqtr3i 2776 . . . 4 ran 𝐺 = ω
2418, 23sseqtri 3770 . . 3 (𝐺𝐴) ⊆ ω
253, 4om2uzuzi 12934 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ ω → (𝐺𝑦) ∈ (ℤ‘1))
2625, 6syl6eleqr 2842 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ω → (𝐺𝑦) ∈ ℕ)
27 breq1 4799 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝐺𝑦) → (𝑚 < 𝑛 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
2827rexbidv 3182 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝐺𝑦) → (∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 ↔ ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
2928rspcv 3437 . . . . . . . . . 10 ((𝐺𝑦) ∈ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
3026, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ω → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
3130adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛))
32 f1ocnv 6302 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺𝐴):𝐴1-1-onto→(𝐺𝐴) → (𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
3314, 32syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
34 f1ofun 6292 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐺:ω–1-1-onto→ℕ → Fun 𝐺)
359, 34ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Fun 𝐺
36 funcnvres2 6122 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Fun 𝐺(𝐺𝐴) = (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)))
37 f1oeq1 6280 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺𝐴) = (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) → ((𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 ↔ (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴))
3835, 36, 37mp2b 10 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺𝐴):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 ↔ (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
3933, 38sylib 208 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴)
40 f1ofo 6297 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–onto𝐴)
41 forn 6271 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–onto𝐴 → ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) = 𝐴)
4240, 41syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) = 𝐴)
4342eleq2d 2817 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ 𝑛𝐴))
44 f1ofn 6291 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) Fn (𝐺𝐴))
45 fvelrnb 6397 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) Fn (𝐺𝐴) → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4644, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛 ∈ ran (𝐺 ↾ (𝐺𝐴)) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4743, 46bitr3d 270 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴)):(𝐺𝐴)–1-1-onto𝐴 → (𝑛𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4839, 47syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛))
4948biimpa 502 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑛𝐴) → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛)
50 fvres 6360 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = (𝐺𝑚))
5150eqeq1d 2754 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛 ↔ (𝐺𝑚) = 𝑛))
5251biimpa 502 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑚 ∈ (𝐺𝐴) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝐺𝑚) = 𝑛)
5352adantll 752 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝐺𝑚) = 𝑛)
5424sseli 3732 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → 𝑚 ∈ ω)
553, 4om2uzlt2i 12936 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ ω) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < (𝐺𝑚)))
5654, 55sylan2 492 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < (𝐺𝑚)))
57 breq2 4800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐺𝑚) = 𝑛 → ((𝐺𝑦) < (𝐺𝑚) ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
5856, 57sylan9bb 738 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ (𝐺𝑚) = 𝑛) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
5953, 58syldan 488 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛) → (𝑦𝑚 ↔ (𝐺𝑦) < 𝑛))
6059biimparc 505 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐺𝑦) < 𝑛 ∧ ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) ∧ ((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛)) → 𝑦𝑚)
6160exp44 642 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐺𝑦) < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → (𝑚 ∈ (𝐺𝐴) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛𝑦𝑚))))
6261imp31 447 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) ∧ 𝑚 ∈ (𝐺𝐴)) → (((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛𝑦𝑚))
6362reximdva 3147 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) → (∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)((𝐺 ↾ (𝐺𝐴))‘𝑚) = 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6449, 63syl5 34 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺𝑦) < 𝑛𝑦 ∈ ω) → ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ 𝑛𝐴) → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6564exp4b 633 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺𝑦) < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))))
6665com4l 92 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (𝑛𝐴 → ((𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))))
6766imp 444 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (𝑛𝐴 → ((𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
6867rexlimdv 3160 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∃𝑛𝐴 (𝐺𝑦) < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
6931, 68syld 47 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ω ∧ 𝐴 ⊆ ℕ) → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
7069ex 449 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ⊆ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
7170com3l 89 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛 → (𝑦 ∈ ω → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)))
7271imp 444 . . . 4 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → (𝑦 ∈ ω → ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚))
7372ralrimiv 3095 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → ∀𝑦 ∈ ω ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚)
74 unbnn3 8721 . . 3 (((𝐺𝐴) ⊆ ω ∧ ∀𝑦 ∈ ω ∃𝑚 ∈ (𝐺𝐴)𝑦𝑚) → (𝐺𝐴) ≈ ω)
7524, 73, 74sylancr 698 . 2 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → (𝐺𝐴) ≈ ω)
76 entr 8165 . 2 ((𝐴 ≈ (𝐺𝐴) ∧ (𝐺𝐴) ≈ ω) → 𝐴 ≈ ω)
7717, 75, 76syl2anc 696 1 ((𝐴 ⊆ ℕ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ∃𝑛𝐴 𝑚 < 𝑛) → 𝐴 ≈ ω)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   = wceq 1624   ∈ wcel 2131  ∀wral 3042  ∃wrex 3043  Vcvv 3332   ⊆ wss 3707   class class class wbr 4796   ↦ cmpt 4873  ◡ccnv 5257  dom cdm 5258  ran crn 5259   ↾ cres 5260   “ cima 5261  Fun wfun 6035   Fn wfn 6036  ⟶wf 6037  –1-1→wf1 6038  –onto→wfo 6039  –1-1-onto→wf1o 6040  ‘cfv 6041  (class class class)co 6805  ωcom 7222  reccrdg 7666   ≈ cen 8110  1c1 10121   + caddc 10123   < clt 10258  ℕcn 11204  ℤ≥cuz 11871 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-inf2 8703  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-int 4620  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-er 7903  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-nn 11205  df-n0 11477  df-z 11562  df-uz 11872 This theorem is referenced by:  unben  15807
 Copyright terms: Public domain W3C validator