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Theorem infxpidmlem12 4944
Description: Lemma for infxpidm 4945. Letting x be the range of a maximal bijection g in H, infxpidmlem11 4943 lets us show that assuming x ≼ (Ax) leads to the contradiction ∃hHgh meaning g is not maximal. Thus (Ax) ≺ x. This allows us to show that x is as big as A. Since x is idempotent, and g exists by Zorn's Lemma in infxpidmlem9 4941, A is also idempotent.
Hypotheses
Ref Expression
infxpidmlem.1 H = {f∣(f = ∅ ∨ ∃t((ω ≼ ttA) ∧ f:(t × t)–1-1-ontot))}
infxpidmlem.2 AV
Assertion
Ref Expression
infxpidmlem12 (ω ≼ A → (A × A) ≈ A)
Distinct variable group(s):   t,f,A

Proof of Theorem infxpidmlem12
StepHypRef Expression
1 infxpidmlem.1 . . 3 H = {f∣(f = ∅ ∨ ∃t((ω ≼ ttA) ∧ f:(t × t)–1-1-ontot))}
2 infxpidmlem.2 . . 3 AV
31, 2infxpidmlem9 4941 . 2 gHhH ¬ gh
41, 2infxpidmlem10 4942 . . . . 5 (∀hH ¬ gh → (ω ≼ A → ¬ g = ∅))
5 visset 1350 . . . . . . . . 9 gV
61, 5infxpidmlem2 4934 . . . . . . . 8 (gH ↔ (g = ∅ ∨ ∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox)))
7 df-or 197 . . . . . . . 8 ((g = ∅ ∨ ∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox)) ↔ (¬ g = ∅ → ∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox)))
86, 7bitr 151 . . . . . . 7 (gH ↔ (¬ g = ∅ → ∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox)))
9 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ xxy) → ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ y)
10 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((x ≈ (x × x) ∧ (x × x) ≈ (x × y)) → x ≈ (x × y))
11 visset 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 xV
1211enref 3295 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 xx
13 visset 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 yV
1411, 11, 11, 13xpen 3383 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((xxxy) → (x × x) ≈ (x × y))
1512, 14mpan 518 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (xy → (x × x) ≈ (x × y))
1610, 15sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((x ≈ (x × x) ∧ xy) → x ≈ (x × y))
1716adantll 309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → x ≈ (x × y))
18 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((x ≈ (x × x) ∧ (x × x) ≈ (y × x)) → x ≈ (y × x))
1911, 13, 11, 11xpen 3383 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((xyxx) → (x × x) ≈ (y × x))
2012, 19mpan2 519 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (xy → (x × x) ≈ (y × x))
2118, 20sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((x ≈ (x × x) ∧ xy) → x ≈ (y × x))
22 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 ((x ≈ (x × x) ∧ (x × x) ≈ (y × y)) → x ≈ (y × y))
2311, 13, 11, 13xpen 3383 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ((xyxy) → (x × x) ≈ (y × y))
2423anidms 332 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (xy → (x × x) ≈ (y × y))
2522, 24sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ((x ≈ (x × x) ∧ xy) → x ≈ (y × y))
2621, 25jca 236 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((x ≈ (x × x) ∧ xy) → (x ≈ (y × x) ∧ x ≈ (y × y)))
2726adantll 309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → (x ≈ (y × x) ∧ x ≈ (y × y)))
2813, 11xpex 2488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (y × x) ∈ V
2913, 13xpex 2488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (y × y) ∈ V
3028, 29infxpidmlem1 4933 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((ω ≼ xx ≈ (x × x)) → ((x ≈ (y × x) ∧ x ≈ (y × y)) → x ≈ ((y × x) ∪ (y × y))))
3130adantr 306 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → ((x ≈ (y × x) ∧ x ≈ (y × y)) → x ≈ ((y × x) ∪ (y × y))))
3227, 31mpd 46 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → x ≈ ((y × x) ∪ (y × y)))
3311, 13xpex 2488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (x × y) ∈ V
3428, 29unex 1949 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((y × x) ∪ (y × y)) ∈ V
3533, 34infxpidmlem1 4933 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((ω ≼ xx ≈ (x × x)) → ((x ≈ (x × y) ∧ x ≈ ((y × x) ∪ (y × y))) → x ≈ ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))))
3635adantr 306 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → ((x ≈ (x × y) ∧ x ≈ ((y × x) ∪ (y × y))) → x ≈ ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))))
3717, 32, 36mp2and 526 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → x ≈ ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))))
3833, 34unex 1949 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ∈ V
3938ensym 3317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (x ≈ ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) → ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ x)
4037, 39syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ x)
41 pm3.27 260 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → xy)
429, 40, 41sylanc 361 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((ω ≼ xx ≈ (x × x)) ∧ xy) → ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ y)
4311ensym 3317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((x × x) ≈ xx ≈ (x × x))
4442, 43sylan12 355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((ω ≼ x ∧ (x × x) ≈ x) ∧ xy) → ((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ y)
4513bren 3282 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y))) ≈ y ↔ ∃u u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy)
4644, 45sylib 173 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((ω ≼ x ∧ (x × x) ≈ x) ∧ xy) → ∃u u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy)
4711, 11xpex 2488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (x × x) ∈ V
4847f1oen 3301 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (g:(x × x)–1-1-ontox → (x × x) ≈ x)
4948anim2i 270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((ω ≼ xg:(x × x)–1-1-ontox) → (ω ≼ x ∧ (x × x) ≈ x))
5049adantlr 310 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (ω ≼ x ∧ (x × x) ≈ x))
5146, 50sylan 343 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ xy) → ∃u u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy)
5251adantrr 312 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ (xyy ⊆ (Ax))) → ∃u u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy)
531, 2infxpidmlem11 4943 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ (xyy ⊆ (Ax))) ∧ u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy) → ∃hH gh)
5453exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ (xyy ⊆ (Ax))) → (u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy → ∃hH gh))
555419.23adv 954 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ (xyy ⊆ (Ax))) → (∃u u:((x × y) ∪ ((y × x) ∪ (y × y)))–1-1-ontoy → ∃hH gh))
5652, 55mpd 46 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) ∧ (xyy ⊆ (Ax))) → ∃hH gh)
5756exp 291 . . . . . . . . . . . . . 14 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → ((xyy ⊆ (Ax)) → ∃hH gh))
585719.23adv 954 . . . . . . . . . . . . 13 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (∃y(xyy ⊆ (Ax)) → ∃hH gh))
59 difexg 1703 . . . . . . . . . . . . . . 15 (AV → (Ax) ∈ V)
602, 59ax-mp 6 . . . . . . . . . . . . . 14 (Ax) ∈ V
6160domen 3284 . . . . . . . . . . . . 13 (x ≼ (Ax) ↔ ∃y(xyy ⊆ (Ax)))
6258, 61syl5ib 181 . . . . . . . . . . . 12 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (x ≼ (Ax) → ∃hH gh))
63 domtri 3644 . . . . . . . . . . . . 13 ((xV ∧ (Ax) ∈ V) → (x ≼ (Ax) ↔ ¬ (Ax) ≺ x))
6411, 60, 63mp2an 520 . . . . . . . . . . . 12 (x ≼ (Ax) ↔ ¬ (Ax) ≺ x)
65 dfrex2 1212 . . . . . . . . . . . 12 (∃hH gh ↔ ¬ ∀hH ¬ gh)
6662, 64, 653imtr3g 425 . . . . . . . . . . 11 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (¬ (Ax) ≺ x → ¬ ∀hH ¬ gh))
6766a3d 70 . . . . . . . . . 10 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (∀hH ¬ gh → (Ax) ≺ x))
68 sbth 3359 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((AxxA) → Ax)
69 domentr 3326 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((A ≼ (x × x) ∧ (x × x) ≈ x) → Ax)
7011, 60unxpdom2 3651 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((1ox ∧ (Ax) ≼ x) → (x ∪ (Ax)) ≼ (x × x))
71 ssun2 1622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 A ⊆ (xA)
72 ssdomg 3311 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (AV → (A ⊆ (xA) → A ≼ (xA)))
732, 71, 72mp2 43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 A ≼ (xA)
74 undif2 1762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (x ∪ (Ax)) = (xA)
7573, 74breqtrr 2082 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 A ≼ (x ∪ (Ax))
76 domtr 3320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((A ≼ (x ∪ (Ax)) ∧ (x ∪ (Ax)) ≼ (x × x)) → A ≼ (x × x))
7775, 76mpan 518 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((x ∪ (Ax)) ≼ (x × x) → A ≼ (x × x))
7870, 77syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((1ox ∧ (Ax) ≼ x) → A ≼ (x × x))
79 1onn 3193 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1o ∈ ω
8011infsdomnn 3426 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((ω ≼ x ∧ 1o ∈ ω) → 1ox)
8179, 80mpan2 519 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (ω ≼ x → 1ox)
82 sdomdom 3290 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((Ax) ≺ x → (Ax) ≼ x)
8378, 81, 82syl2an 349 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((ω ≼ x ∧ (Ax) ≺ x) → A ≼ (x × x))
8469, 83sylan 343 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((ω ≼ x ∧ (Ax) ≺ x) ∧ (x × x) ≈ x) → Ax)
85 ssdomg 3311 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (xV → (xAxA))
8611, 85ax-mp 6 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (xAxA)
8768, 84, 86syl2an 349 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((ω ≼ x ∧ (Ax) ≺ x) ∧ (x × x) ≈ x) ∧ xA) → Ax)
88 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((A × A) ≈ xxA) → (A × A) ≈ A)
89 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((A × A) ≈ (x × x) ∧ (x × x) ≈ x) → (A × A) ≈ x)
902, 11, 2, 11xpen 3383 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((AxAx) → (A × A) ≈ (x × x))
9190anidms 332 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (Ax → (A × A) ≈ (x × x))
9289, 91sylan 343 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((Ax ∧ (x × x) ≈ x) → (A × A) ≈ x)
9311ensym 3317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (AxxA)
9493adantr 306 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((Ax ∧ (x × x) ≈ x) → xA)
9588, 92, 94sylanc 361 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((Ax ∧ (x × x) ≈ x) → (A × A) ≈ A)
9695ancoms 334 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((x × x) ≈ xAx) → (A × A) ≈ A)
9796exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((x × x) ≈ x → (Ax → (A × A) ≈ A))
9897ad2antlr 321 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((ω ≼ x ∧ (Ax) ≺ x) ∧ (x × x) ≈ x) ∧ xA) → (Ax → (A × A) ≈ A))
9987, 98mpd 46 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((ω ≼ x ∧ (Ax) ≺ x) ∧ (x × x) ≈ x) ∧ xA) → (A × A) ≈ A)
10099exp41 299 . . . . . . . . . . . . 13 (ω ≼ x → ((Ax) ≺ x → ((x × x) ≈ x → (xA → (A × A) ≈ A))))
101100com24 37 . . . . . . . . . . . 12 (ω ≼ x → (xA → ((x × x) ≈ x → ((Ax) ≺ x → (A × A) ≈ A))))
102101imp31 280 . . . . . . . . . . 11 (((ω ≼ xxA) ∧ (x × x) ≈ x) → ((Ax) ≺ x → (A × A) ≈ A))
103102, 48sylan2 346 . . . . . . . . . 10 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → ((Ax) ≺ x → (A × A) ≈ A))
10467, 103syld 27 . . . . . . . . 9 (((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (∀hH ¬ gh → (A × A) ≈ A))
10510419.23aiv 952 . . . . . . . 8 (∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox) → (∀hH ¬ gh → (A × A) ≈ A))
106105syl3 18 . . . . . . 7 ((¬ g = ∅ → ∃x((ω ≼ xxA) ∧ g:(x × x)–1-1-ontox)) → (¬ g = ∅ → (∀hH ¬ gh → (A × A) ≈ A)))
1078, 106sylbi 174 . . . . . 6 (gH → (¬ g = ∅ → (∀hH ¬ gh → (A × A) ≈ A)))
108107com13 33 . . . . 5 (∀hH ¬ gh → (¬ g = ∅ → (gH → (A × A) ≈ A)))
1094, 108syld 27 . . . 4 (∀hH ¬ gh → (ω ≼ A → (gH → (A × A) ≈ A)))
110109com3r 35 . . 3 (gH → (∀hH ¬ gh → (ω ≼ A → (A × A) ≈ A)))
111110r19.23aiv 1284 . 2 (∃gHhH ¬ gh → (ω ≼ A → (A × A) ≈ A))
1123, 111ax-mp 6 1 (ω ≼ A → (A × A) ≈ A)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 1   → wi 2   ↔ wb 127   ∨ wo 195   ∧ wa 196  ∃wex 678  {cab 1090   = wceq 1091   ∈ wcel 1092  ∀wral 1201  ∃wrex 1202  Vcvv 1348   ∖ cdif 1484   ∪ cun 1485   ⊆ wss 1487   ⊂ wpss 1488  ∅c0 1707   class class class wbr 2054  ωcom 2372   × cxp 2408  –1-1-ontowf1o 2421  1oc1o 3099   ≈ cen 3271   ≼ cdom 3272   ≺ csdm 3273
This theorem is referenced by:  infxpidm 4945
This theorem was proved from axioms:  ax-1 3  ax-2 4  ax-3 5  ax-mp 6  ax-4 673  ax-5 674  ax-6 675  ax-7 676  ax-gen 677  ax-8 798  ax-9 799  ax-10 800  ax-11 801  ax-12 802  ax-13 804  ax-14 805  ax-16 922  ax-17 925  ax-ext 1074  ax-rep 1075  ax-un 1076  ax-pow 1077  ax-reg 1078  ax-inf 1079  ax-ac 1080
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  df-3or 582  df-3an 583  df-ex 679  df-sb 853  df-eu 1009  df-mo 1010  df-clab 1093  df-cleq 1097  df-clel 1099  df-ne 1192  df-ral 1205  df-rex 1206  df-reu 1207  df-rab 1208  df-v 1349  df-sbc 1441  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-pss 1494  df-nul 1708  df-if 1777  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-tp 1814  df-op 1815  df-uni 1920  df-int 1966  df-iun 1996  df-tr 2042  df-br 2063  df-opab 2098  df-eprel 2122  df-id 2125  df-po 2128  df-so 2138  df-fr 2169  df-we 2186  df-ord 2202  df-on 2203  df-lim 2204  df-suc 2205  df-om 2373  df-xp 2424  df-rel 2425  df-cnv 2426  df-co 2427  df-dm 2428  df-rn 2429  df-res 2430  df-ima 2431  df-fun 2432  df-fn 2433  df-f 2434  df-f1 2435  df-fo 2436  df-f1o 2437  df-fv 2438  df-iso 2439  df-rdg 2970  df-opr 3003  df-oprab 3004  df-1st 3087  df-2nd 3088  df-1o 3104  df-2o 3105  df-oadd 3106  df-omul 3107  df-er 3200  df-ec 3202  df-qs 3205  df-en 3274  df-dom 3275  df-sdom 3276  df-card 3623  df-ni 3794  df-pli 3795  df-mi 3796  df-lti 3797  df-plpq 3829  df-mpq 3830  df-enq 3831  df-nq 3832  df-plq 3833  df-mq 3834  df-rq 3835  df-ltq 3836  df-1q 3837  df-np 3880  df-1p 3881  df-plp 3882  df-mp 3883  df-ltp 3884  df-plpr 3958  df-mpr 3959  df-enr 3960  df-nr 3961  df-plr 3962  df-mr 3963  df-ltr 3964  df-0r 3965  df-1r 3966  df-m1r 3967  df-c 4034  df-0 4035  df-1 4036  df-r 4038  df-plus 4039  df-mul 4040  df-lt 4041  df-sub 4133  df-neg 4135  df-div 4216  df-le 4277  df-n 4423  df-2 4462  df-n0 4535  df-z 4564  df-seq 4661  df-exp 4676
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