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Theorem cnfcom

Description: Any ordinal B is equinumerous to the leading term of its Cantor normal form. Here we show that bijection explicitly. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2015) (Revised by AV, 3-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses cnfcom.s S=domωCNFA
cnfcom.a φAOn
cnfcom.b φBω𝑜A
cnfcom.f F=ωCNFA-1B
cnfcom.g G=OrdIsoEFsupp
cnfcom.h H=seqωkV,zVM+𝑜z
cnfcom.t T=seqωkV,fVK
cnfcom.m M=ω𝑜Gk𝑜FGk
cnfcom.k K=xMdomf+𝑜xxdomfM+𝑜x-1
cnfcom.1 φIdomG
Assertion cnfcom φTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnfcom.s S=domωCNFA
2 cnfcom.a φAOn
3 cnfcom.b φBω𝑜A
4 cnfcom.f F=ωCNFA-1B
5 cnfcom.g G=OrdIsoEFsupp
6 cnfcom.h H=seqωkV,zVM+𝑜z
7 cnfcom.t T=seqωkV,fVK
8 cnfcom.m M=ω𝑜Gk𝑜FGk
9 cnfcom.k K=xMdomf+𝑜xxdomfM+𝑜x-1
10 cnfcom.1 φIdomG
11 omelon ωOn
12 11 a1i φωOn
13 1 12 2 cantnff1o φωCNFA:S1-1 ontoω𝑜A
14 f1ocnv ωCNFA:S1-1 ontoω𝑜AωCNFA-1:ω𝑜A1-1 ontoS
15 f1of ωCNFA-1:ω𝑜A1-1 ontoSωCNFA-1:ω𝑜AS
16 13 14 15 3syl φωCNFA-1:ω𝑜AS
17 16 3 ffvelcdmd φωCNFA-1BS
18 4 17 eqeltrid φFS
19 1 12 2 5 18 cantnfcl φEWesuppFdomGω
20 19 simprd φdomGω
21 elnn IdomGdomGωIω
22 10 20 21 syl2anc φIω
23 eleq1 w=IwdomGIdomG
24 suceq w=Isucw=sucI
25 24 fveq2d w=ITsucw=TsucI
26 24 fveq2d w=IHsucw=HsucI
27 fveq2 w=IGw=GI
28 27 oveq2d w=Iω𝑜Gw=ω𝑜GI
29 2fveq3 w=IFGw=FGI
30 28 29 oveq12d w=Iω𝑜Gw𝑜FGw=ω𝑜GI𝑜FGI
31 25 26 30 f1oeq123d w=ITsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI
32 23 31 imbi12d w=IwdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwIdomGTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI
33 32 imbi2d w=IφwdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwφIdomGTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI
34 eleq1 w=wdomGdomG
35 suceq w=sucw=suc
36 35 fveq2d w=Tsucw=Tsuc
37 35 fveq2d w=Hsucw=Hsuc
38 fveq2 w=Gw=G
39 38 oveq2d w=ω𝑜Gw=ω𝑜G
40 2fveq3 w=FGw=FG
41 39 40 oveq12d w=ω𝑜Gw𝑜FGw=ω𝑜G𝑜FG
42 36 37 41 f1oeq123d w=Tsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwTsuc:Hsuc1-1 ontoω𝑜G𝑜FG
43 34 42 imbi12d w=wdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwdomGTsuc:Hsuc1-1 ontoω𝑜G𝑜FG
44 eleq1 w=ywdomGydomG
45 suceq w=ysucw=sucy
46 45 fveq2d w=yTsucw=Tsucy
47 45 fveq2d w=yHsucw=Hsucy
48 fveq2 w=yGw=Gy
49 48 oveq2d w=yω𝑜Gw=ω𝑜Gy
50 2fveq3 w=yFGw=FGy
51 49 50 oveq12d w=yω𝑜Gw𝑜FGw=ω𝑜Gy𝑜FGy
52 46 47 51 f1oeq123d w=yTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGy
53 44 52 imbi12d w=ywdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGy
54 eleq1 w=sucywdomGsucydomG
55 suceq w=sucysucw=sucsucy
56 55 fveq2d w=sucyTsucw=Tsucsucy
57 55 fveq2d w=sucyHsucw=Hsucsucy
58 fveq2 w=sucyGw=Gsucy
59 58 oveq2d w=sucyω𝑜Gw=ω𝑜Gsucy
60 2fveq3 w=sucyFGw=FGsucy
61 59 60 oveq12d w=sucyω𝑜Gw𝑜FGw=ω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
62 56 57 61 f1oeq123d w=sucyTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
63 54 62 imbi12d w=sucywdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGwsucydomGTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
64 2 adantr φdomGAOn
65 3 adantr φdomGBω𝑜A
66 simpr φdomGdomG
67 11 a1i φdomGωOn
68 suppssdm FsuppdomF
69 1 12 2 cantnfs φFSF:AωfinSuppF
70 18 69 mpbid φF:AωfinSuppF
71 70 simpld φF:Aω
72 68 71 fssdm φFsuppA
73 onss AOnAOn
74 2 73 syl φAOn
75 72 74 sstrd φFsuppOn
76 5 oif G:domGFsupp
77 76 ffvelcdmi domGGsuppF
78 ssel2 FsuppOnGsuppFGOn
79 75 77 78 syl2an φdomGGOn
80 peano1 ω
81 80 a1i φdomGω
82 oen0 ωOnGOnωω𝑜G
83 67 79 81 82 syl21anc φdomGω𝑜G
84 0ex V
85 7 seqom0g VT=
86 84 85 ax-mp T=
87 f1o0 :1-1 onto
88 6 seqom0g VH=
89 f1oeq2 H=:H1-1 onto:1-1 onto
90 84 88 89 mp2b :H1-1 onto:1-1 onto
91 87 90 mpbir :H1-1 onto
92 f1oeq1 T=T:H1-1 onto:H1-1 onto
93 91 92 mpbiri T=T:H1-1 onto
94 86 93 mp1i φdomGT:H1-1 onto
95 1 64 65 4 5 6 7 8 9 66 83 94 cnfcomlem φdomGTsuc:Hsuc1-1 ontoω𝑜G𝑜FG
96 95 ex φdomGTsuc:Hsuc1-1 ontoω𝑜G𝑜FG
97 5 oicl OrddomG
98 ordtr OrddomGTrdomG
99 97 98 ax-mp TrdomG
100 trsuc TrdomGsucydomGydomG
101 99 100 mpan sucydomGydomG
102 101 imim1i ydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGy
103 2 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyAOn
104 3 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyBω𝑜A
105 simprl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucydomG
106 74 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyAOn
107 72 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyFsuppA
108 76 ffvelcdmi sucydomGGsucysuppF
109 108 ad2antrl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGsucysuppF
110 107 109 sseldd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGsucyA
111 106 110 sseldd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGsucyOn
112 eloni GsucyOnOrdGsucy
113 111 112 syl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyOrdGsucy
114 vex yV
115 114 sucid ysucy
116 ovexd φFsuppV
117 19 simpld φEWesuppF
118 5 oiiso FsuppVEWesuppFGIsomE,EdomGFsupp
119 116 117 118 syl2anc φGIsomE,EdomGFsupp
120 119 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGIsomE,EdomGFsupp
121 101 ad2antrl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyydomG
122 isorel GIsomE,EdomGFsuppydomGsucydomGyEsucyGyEGsucy
123 120 121 105 122 syl12anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyyEsucyGyEGsucy
124 114 sucex sucyV
125 124 epeli yEsucyysucy
126 fvex GsucyV
127 126 epeli GyEGsucyGyGsucy
128 123 125 127 3bitr3g φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyysucyGyGsucy
129 115 128 mpbii φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGyGsucy
130 ordsucss OrdGsucyGyGsucysucGyGsucy
131 113 129 130 sylc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucGyGsucy
132 76 ffvelcdmi ydomGGysuppF
133 121 132 syl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGysuppF
134 107 133 sseldd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGyA
135 106 134 sseldd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyGyOn
136 onsuc GyOnsucGyOn
137 135 136 syl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucGyOn
138 11 a1i φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyωOn
139 80 a1i φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω
140 oewordi sucGyOnGsucyOnωOnωsucGyGsucyω𝑜sucGyω𝑜Gsucy
141 137 111 138 139 140 syl31anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucGyGsucyω𝑜sucGyω𝑜Gsucy
142 131 141 mpd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜sucGyω𝑜Gsucy
143 71 ad2antrr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyF:Aω
144 143 134 ffvelcdmd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyFGyω
145 nnon FGyωFGyOn
146 144 145 syl φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyFGyOn
147 oecl ωOnGyOnω𝑜GyOn
148 138 135 147 syl2anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜GyOn
149 oen0 ωOnGyOnωω𝑜Gy
150 138 135 139 149 syl21anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy
151 omord2 FGyOnωOnω𝑜GyOnω𝑜GyFGyωω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜ω
152 146 138 148 150 151 syl31anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyFGyωω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜ω
153 144 152 mpbid φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜ω
154 oesuc ωOnGyOnω𝑜sucGy=ω𝑜Gy𝑜ω
155 138 135 154 syl2anc φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜sucGy=ω𝑜Gy𝑜ω
156 153 155 eleqtrrd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜sucGy
157 142 156 sseldd φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gy𝑜FGyω𝑜Gsucy
158 simprr φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGy
159 1 103 104 4 5 6 7 8 9 105 157 158 cnfcomlem φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
160 159 exp32 φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGyTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
161 160 a2d φyωsucydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucydomGTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
162 102 161 syl5 φyωydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucydomGTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
163 162 expcom yωφydomGTsucy:Hsucy1-1 ontoω𝑜Gy𝑜FGysucydomGTsucsucy:Hsucsucy1-1 ontoω𝑜Gsucy𝑜FGsucy
164 43 53 63 96 163 finds2 wωφwdomGTsucw:Hsucw1-1 ontoω𝑜Gw𝑜FGw
165 33 164 vtoclga IωφIdomGTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI
166 22 165 mpcom φIdomGTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI
167 10 166 mpd φTsucI:HsucI1-1 ontoω𝑜GI𝑜FGI