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Theorem infensuc

Description: Any infinite ordinal is equinumerous to its successor. Exercise 7 of TakeutiZaring p. 88. Proved without the Axiom of Infinity. (Contributed by NM, 30-Oct-2003) (Revised by Mario Carneiro, 13-Jan-2013)

Ref Expression
Assertion infensuc AOnωAAsucA

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 onprc ¬OnV
2 eleq1 ω=OnωVOnV
3 1 2 mtbiri ω=On¬ωV
4 ssexg ωAAOnωV
5 4 ancoms AOnωAωV
6 3 5 nsyl3 AOnωA¬ω=On
7 omon ωOnω=On
8 7 ori ¬ωOnω=On
9 6 8 nsyl2 AOnωAωOn
10 id x=ωx=ω
11 suceq x=ωsucx=sucω
12 10 11 breq12d x=ωxsucxωsucω
13 id x=yx=y
14 suceq x=ysucx=sucy
15 13 14 breq12d x=yxsucxysucy
16 id x=sucyx=sucy
17 suceq x=sucysucx=sucsucy
18 16 17 breq12d x=sucyxsucxsucysucsucy
19 id x=Ax=A
20 suceq x=Asucx=sucA
21 19 20 breq12d x=AxsucxAsucA
22 limom Limω
23 22 limensuci ωOnωsucω
24 vex yV
25 24 sucex sucyV
26 en2sn yVsucyVysucy
27 24 25 26 mp2an ysucy
28 eloni yOnOrdy
29 ordirr Ordy¬yy
30 28 29 syl yOn¬yy
31 disjsn yy=¬yy
32 30 31 sylibr yOnyy=
33 eloni sucyOnOrdsucy
34 ordirr Ordsucy¬sucysucy
35 33 34 syl sucyOn¬sucysucy
36 onsucb yOnsucyOn
37 disjsn sucysucy=¬sucysucy
38 35 36 37 3imtr4i yOnsucysucy=
39 32 38 jca yOnyy=sucysucy=
40 unen ysucyysucyyy=sucysucy=yysucysucy
41 df-suc sucy=yy
42 df-suc sucsucy=sucysucy
43 40 41 42 3brtr4g ysucyysucyyy=sucysucy=sucysucsucy
44 43 ex ysucyysucyyy=sucysucy=sucysucsucy
45 39 44 syl5 ysucyysucyyOnsucysucsucy
46 27 45 mpan2 ysucyyOnsucysucsucy
47 46 com12 yOnysucysucysucsucy
48 47 ad2antrr yOnωOnωyysucysucysucsucy
49 vex xV
50 limensuc xVLimxxsucx
51 49 50 mpan Limxxsucx
52 51 ad2antrr LimxωOnωxxsucx
53 52 a1d LimxωOnωxyxωyysucyxsucx
54 12 15 18 21 23 48 53 tfindsg AOnωOnωAAsucA
55 54 exp31 AOnωOnωAAsucA
56 55 com23 AOnωAωOnAsucA
57 56 imp AOnωAωOnAsucA
58 9 57 mpd AOnωAAsucA