HomeHome Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Related theorems
GIF version

Theorem phplem5 3407
Description: Lemma for Pigeonhole Principle. Equinumerosity of successors implies equinumerosity of the original natural numbers.
Hypotheses
Ref Expression
phplem3.1 AV
phplem3.2 BV
Assertion
Ref Expression
phplem5 ((A ∈ ω ∧ B ∈ ω) → (suc A ≈ suc BAB))

Proof of Theorem phplem5
StepHypRef Expression
1 entrt 3319 . . . . . 6 ((A ≈ (suc B ∖ {(fA)}) ∧ (suc B ∖ {(fA)}) ≈ B) → AB)
2 f1of1 2799 . . . . . . . . . 10 (f:suc A1-1-onto→suc Bf:suc A1-1→suc B)
3 sssucid 2300 . . . . . . . . . 10 A ⊆ suc A
42, 3jctir 241 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → (f:suc A1-1→suc BA ⊆ suc A))
5 f1ores 2813 . . . . . . . . 9 ((f:suc A1-1→suc BA ⊆ suc A) → (fA):A1-1-onto→(fA))
6 phplem3.1 . . . . . . . . . 10 AV
76f1oen 3301 . . . . . . . . 9 ((fA):A1-1-onto→(fA) → A ≈ (fA))
84, 5, 73syl 21 . . . . . . . 8 (f:suc A1-1-onto→suc BA ≈ (fA))
98adantl 305 . . . . . . 7 ((A ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → A ≈ (fA))
10 nnord 2381 . . . . . . . . 9 (A ∈ ω → Ord A)
11 orddif 2326 . . . . . . . . 9 (Ord AA = (suc A ∖ {A}))
12 imaeq2 2603 . . . . . . . . 9 (A = (suc A ∖ {A}) → (fA) = (f “ (suc A ∖ {A})))
1310, 11, 123syl 21 . . . . . . . 8 (A ∈ ω → (fA) = (f “ (suc A ∖ {A})))
14 f1ofn 2801 . . . . . . . . . 10 (f:suc A1-1-onto→suc Bf Fn suc A)
156sucid 2304 . . . . . . . . . . 11 A ∈ suc A
16 fnsnfv 2861 . . . . . . . . . . 11 ((f Fn suc AA ∈ suc A) → {(fA)} = (f “ {A}))
1715, 16mpan2 519 . . . . . . . . . 10 (f Fn suc A → {(fA)} = (f “ {A}))
18 difeq2 1583 . . . . . . . . . 10 ({(fA)} = (f “ {A}) → ((f “ suc A) ∖ {(fA)}) = ((f “ suc A) ∖ (f “ {A})))
1914, 17, 183syl 21 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → ((f “ suc A) ∖ {(fA)}) = ((f “ suc A) ∖ (f “ {A})))
20 imadmrn 2610 . . . . . . . . . . . . 13 (f “ dom f) = ran f
2120cleqcomi 1105 . . . . . . . . . . . 12 ran f = (f “ dom f)
2221a1i 7 . . . . . . . . . . 11 (f:suc A1-1-onto→suc B → ran f = (f “ dom f))
23 f1ofo 2806 . . . . . . . . . . . 12 (f:suc A1-1-onto→suc Bf:suc Aonto→suc B)
24 forn 2789 . . . . . . . . . . . 12 (f:suc Aonto→suc B → ran f = suc B)
2523, 24syl 12 . . . . . . . . . . 11 (f:suc A1-1-onto→suc B → ran f = suc B)
26 fndm 2723 . . . . . . . . . . . 12 (f Fn suc A → dom f = suc A)
27 imaeq2 2603 . . . . . . . . . . . 12 (dom f = suc A → (f “ dom f) = (f “ suc A))
2814, 26, 273syl 21 . . . . . . . . . . 11 (f:suc A1-1-onto→suc B → (f “ dom f) = (f “ suc A))
2922, 25, 283eqtr3d 1133 . . . . . . . . . 10 (f:suc A1-1-onto→suc B → suc B = (f “ suc A))
3029difeq1d 1587 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → (suc B ∖ {(fA)}) = ((f “ suc A) ∖ {(fA)}))
31 f1o3 2805 . . . . . . . . . . 11 (f:suc A1-1-onto→suc B ↔ (f:suc Aonto→suc B ∧ Fun f))
3231pm3.27bd 263 . . . . . . . . . 10 (f:suc A1-1-onto→suc B → Fun f)
33 imadif 2714 . . . . . . . . . 10 (Fun f → (f “ (suc A ∖ {A})) = ((f “ suc A) ∖ (f “ {A})))
3432, 33syl 12 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → (f “ (suc A ∖ {A})) = ((f “ suc A) ∖ (f “ {A})))
3519, 30, 343eqtr4rd 1135 . . . . . . . 8 (f:suc A1-1-onto→suc B → (f “ (suc A ∖ {A})) = (suc B ∖ {(fA)}))
3613, 35sylan9eq 1144 . . . . . . 7 ((A ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → (fA) = (suc B ∖ {(fA)}))
379, 36breqtrd 2081 . . . . . 6 ((A ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → A ≈ (suc B ∖ {(fA)}))
38 phplem3.2 . . . . . . . . 9 BV
39 fvex 2838 . . . . . . . . 9 (fA) ∈ V
4038, 39phplem4 3406 . . . . . . . 8 ((B ∈ ω ∧ (fA) ∈ suc B) → B ≈ (suc B ∖ {(fA)}))
41 fnfvrn 2889 . . . . . . . . . . 11 ((f Fn suc AA ∈ suc A) → (fA) ∈ ran f)
4215, 41mpan2 519 . . . . . . . . . 10 (f Fn suc A → (fA) ∈ ran f)
4314, 42syl 12 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → (fA) ∈ ran f)
4424eleq2d 1156 . . . . . . . . . 10 (f:suc Aonto→suc B → ((fA) ∈ ran f ↔ (fA) ∈ suc B))
4523, 44syl 12 . . . . . . . . 9 (f:suc A1-1-onto→suc B → ((fA) ∈ ran f ↔ (fA) ∈ suc B))
4643, 45mpbid 170 . . . . . . . 8 (f:suc A1-1-onto→suc B → (fA) ∈ suc B)
4740, 46sylan2 346 . . . . . . 7 ((B ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → B ≈ (suc B ∖ {(fA)}))
4838sucex 2303 . . . . . . . . 9 suc BV
49 difss 1596 . . . . . . . . 9 (suc B ∖ {(fA)}) ⊆ suc B
5048, 49ssexi 1701 . . . . . . . 8 (suc B ∖ {(fA)}) ∈ V
51 ener 3313 . . . . . . . 8 Er ≈
5238, 50, 51ersym 3209 . . . . . . 7 (B ≈ (suc B ∖ {(fA)}) → (suc B ∖ {(fA)}) ≈ B)
5347, 52syl 12 . . . . . 6 ((B ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → (suc B ∖ {(fA)}) ≈ B)
541, 37, 53syl2an 349 . . . . 5 (((A ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) ∧ (B ∈ ω ∧ f:suc A1-1-onto→suc B)) → AB)
5554anandirs 395 . . . 4 (((A ∈ ω ∧ B ∈ ω) ∧ f:suc A1-1-onto→suc B) → AB)
5655exp 291 . . 3 ((A ∈ ω ∧ B ∈ ω) → (f:suc A1-1-onto→suc BAB))
575619.23adv 954 . 2 ((A ∈ ω ∧ B ∈ ω) → (∃f f:suc A1-1-onto→suc BAB))
5848bren 3282 . 2 (suc A ≈ suc B ↔ ∃f f:suc A1-1-onto→suc B)
5957, 58syl5ib 181 1 ((A ∈ ω ∧ B ∈ ω) → (suc A ≈ suc BAB))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   → wi 2   ↔ wb 127   ∧ wa 196  ∃wex 678   = wceq 1091   ∈ wcel 1092  Vcvv 1348   ∖ cdif 1484   ⊆ wss 1487  {csn 1808   class class class wbr 2054  Ord word 2198  suc csuc 2201  ωcom 2372  ccnv 2409  dom cdm 2410  ran crn 2411   ↾ cres 2412   “ cima 2413  Fun wfun 2416   Fn wfn 2417  –1-1wf1 2419  –ontowfo 2420  –1-1-ontowf1o 2421   ‘cfv 2422   ≈ cen 3271
This theorem is referenced by:  nneneq 3408
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
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  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-ral 1205  df-rex 1206  df-v 1349  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-nul 1708  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-op 1815  df-uni 1920  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-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-er 3200  df-en 3274
metamath.org