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Theorem cfeq0

Description: Only the ordinal zero has cofinality zero. (Contributed by NM, 24-Apr-2004) (Revised by Mario Carneiro, 12-Feb-2013)

Ref Expression
Assertion cfeq0 ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ∅ ↔ A = ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cfval ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
2 1 eqeq1d ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ∅ ↔ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w = ∅
3 vex ⊢ v ∈ V
4 eqeq1 ⊢ x = v → x = card ⁡ y ↔ v = card ⁡ y
5 4 anbi1d ⊢ x = v → x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ v = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
6 5 exbidv ⊢ x = v → ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ y v = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
7 3 6 elab ⊢ v ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ y v = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
8 fveq2 ⊢ v = card ⁡ y → card ⁡ v = card ⁡ card ⁡ y
9 cardidm ⊢ card ⁡ card ⁡ y = card ⁡ y
10 8 9 eqtrdi ⊢ v = card ⁡ y → card ⁡ v = card ⁡ y
11 eqeq2 ⊢ v = card ⁡ y → card ⁡ v = v ↔ card ⁡ v = card ⁡ y
12 10 11 mpbird ⊢ v = card ⁡ y → card ⁡ v = v
13 12 adantr ⊢ v = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → card ⁡ v = v
14 13 exlimiv ⊢ ∃ y v = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → card ⁡ v = v
15 7 14 sylbi ⊢ v ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → card ⁡ v = v
16 cardon ⊢ card ⁡ v ∈ On
17 15 16 eqeltrrdi ⊢ v ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → v ∈ On
18 17 ssriv ⊢ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ⊆ On
19 onint0 ⊢ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ⊆ On → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w = ∅ ↔ ∅ ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
20 18 19 ax-mp ⊢ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w = ∅ ↔ ∅ ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
21 0ex ⊢ ∅ ∈ V
22 eqeq1 ⊢ x = ∅ → x = card ⁡ y ↔ ∅ = card ⁡ y
23 22 anbi1d ⊢ x = ∅ → x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
24 23 exbidv ⊢ x = ∅ → ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ y ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
25 21 24 elab ⊢ ∅ ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ y ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
26 onss ⊢ A ∈ On → A ⊆ On
27 sstr ⊢ y ⊆ A ∧ A ⊆ On → y ⊆ On
28 27 ancoms ⊢ A ⊆ On ∧ y ⊆ A → y ⊆ On
29 26 28 sylan ⊢ A ∈ On ∧ y ⊆ A → y ⊆ On
30 29 3adant2 ⊢ A ∈ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A → y ⊆ On
31 30 3adant3r ⊢ A ∈ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → y ⊆ On
32 simp2 ⊢ A ∈ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∅ = card ⁡ y
33 simp3 ⊢ A ∈ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
34 eqcom ⊢ ∅ = card ⁡ y ↔ card ⁡ y = ∅
35 vex ⊢ y ∈ V
36 onssnum ⊢ y ∈ V ∧ y ⊆ On → y ∈ dom ⁡ card
37 35 36 mpan ⊢ y ⊆ On → y ∈ dom ⁡ card
38 cardnueq0 ⊢ y ∈ dom ⁡ card → card ⁡ y = ∅ ↔ y = ∅
39 37 38 syl ⊢ y ⊆ On → card ⁡ y = ∅ ↔ y = ∅
40 34 39 bitrid ⊢ y ⊆ On → ∅ = card ⁡ y ↔ y = ∅
41 40 biimpa ⊢ y ⊆ On ∧ ∅ = card ⁡ y → y = ∅
42 sseq1 ⊢ y = ∅ → y ⊆ A ↔ ∅ ⊆ A
43 rexeq ⊢ y = ∅ → ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
44 43 ralbidv ⊢ y = ∅ → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
45 42 44 anbi12d ⊢ y = ∅ → y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∅ ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
46 45 biimpa ⊢ y = ∅ ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∅ ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
47 41 46 sylan ⊢ y ⊆ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∅ ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
48 rex0 ⊢ ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
49 48 rgenw ⊢ ∀ z ∈ A ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
50 r19.2z ⊢ A ≠ ∅ ∧ ∀ z ∈ A ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w → ∃ z ∈ A ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
51 49 50 mpan2 ⊢ A ≠ ∅ → ∃ z ∈ A ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
52 rexnal ⊢ ∃ z ∈ A ¬ ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w ↔ ¬ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
53 51 52 sylib ⊢ A ≠ ∅ → ¬ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w
54 53 necon4ai ⊢ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ ∅ z ⊆ w → A = ∅
55 47 54 simpl2im ⊢ y ⊆ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ∅
56 31 32 33 55 syl21anc ⊢ A ∈ On ∧ ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ∅
57 56 3expib ⊢ A ∈ On → ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ∅
58 57 exlimdv ⊢ A ∈ On → ∃ y ∅ = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ∅
59 25 58 biimtrid ⊢ A ∈ On → ∅ ∈ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ∅
60 20 59 biimtrid ⊢ A ∈ On → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w = ∅ → A = ∅
61 2 60 sylbid ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ∅ → A = ∅
62 fveq2 ⊢ A = ∅ → cf ⁡ A = cf ⁡ ∅
63 cf0 ⊢ cf ⁡ ∅ = ∅
64 62 63 eqtrdi ⊢ A = ∅ → cf ⁡ A = ∅
65 61 64 impbid1 ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ∅ ↔ A = ∅