MPE Home 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  1-1wf1 6038  ontowfo 6039  1-1-ontowf1o 6040  cfv 6041  (class class class)co 6805  ωcom 7222  reccrdg 7666  cen 8110  1c1 10121   + caddc 10123   < clt 10258  cn 11204  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