Metamath Proof Explorer


Theorem isnumbasgrplem2

Description: If the (to be thought of as disjoint, although the proof does not require this) union of a set and its Hartogs number supports a group structure (more generally, a cancellative magma), then the set must be numerable. (Contributed by Stefan O'Rear, 9-Jul-2015)

Ref Expression
Assertion isnumbasgrplem2 ⊢ S ∪ har ⁡ S ∈ Base Grp → S ∈ dom ⁡ card

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 basfn ⊢ Base Fn V
2 ssv ⊢ Grp ⊆ V
3 fvelimab ⊢ Base Fn V ∧ Grp ⊆ V → S ∪ har ⁡ S ∈ Base Grp ↔ ∃ x ∈ Grp Base x = S ∪ har ⁡ S
4 1 2 3 mp2an ⊢ S ∪ har ⁡ S ∈ Base Grp ↔ ∃ x ∈ Grp Base x = S ∪ har ⁡ S
5 harcl ⊢ har ⁡ S ∈ On
6 onenon ⊢ har ⁡ S ∈ On → har ⁡ S ∈ dom ⁡ card
7 5 6 ax-mp ⊢ har ⁡ S ∈ dom ⁡ card
8 xpnum ⊢ har ⁡ S ∈ dom ⁡ card ∧ har ⁡ S ∈ dom ⁡ card → har ⁡ S × har ⁡ S ∈ dom ⁡ card
9 7 7 8 mp2an ⊢ har ⁡ S × har ⁡ S ∈ dom ⁡ card
10 ssun1 ⊢ S ⊆ S ∪ har ⁡ S
11 simpr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → Base x = S ∪ har ⁡ S
12 10 11 sseqtrrid ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → S ⊆ Base x
13 fvex ⊢ Base x ∈ V
14 13 ssex ⊢ S ⊆ Base x → S ∈ V
15 12 14 syl ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → S ∈ V
16 7 a1i ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → har ⁡ S ∈ dom ⁡ card
17 simp1l ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → x ∈ Grp
18 12 3ad2ant1 ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → S ⊆ Base x
19 simp2 ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → a ∈ S
20 18 19 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → a ∈ Base x
21 ssun2 ⊢ har ⁡ S ⊆ S ∪ har ⁡ S
22 21 11 sseqtrrid ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → har ⁡ S ⊆ Base x
23 22 3ad2ant1 ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → har ⁡ S ⊆ Base x
24 simp3 ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → c ∈ har ⁡ S
25 23 24 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → c ∈ Base x
26 eqid ⊢ Base x = Base x
27 eqid ⊢ + x = + x
28 26 27 grpcl ⊢ x ∈ Grp ∧ a ∈ Base x ∧ c ∈ Base x → a + x c ∈ Base x
29 17 20 25 28 syl3anc ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → a + x c ∈ Base x
30 simp1r ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → Base x = S ∪ har ⁡ S
31 29 30 eleqtrd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S → a + x c ∈ S ∪ har ⁡ S
32 simplll ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → x ∈ Grp
33 22 ad2antrr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → har ⁡ S ⊆ Base x
34 simprl ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → c ∈ har ⁡ S
35 33 34 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → c ∈ Base x
36 simprr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → d ∈ har ⁡ S
37 33 36 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → d ∈ Base x
38 12 ad2antrr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → S ⊆ Base x
39 simplr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → a ∈ S
40 38 39 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → a ∈ Base x
41 26 27 grplcan ⊢ x ∈ Grp ∧ c ∈ Base x ∧ d ∈ Base x ∧ a ∈ Base x → a + x c = a + x d ↔ c = d
42 32 35 37 40 41 syl13anc ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ c ∈ har ⁡ S ∧ d ∈ har ⁡ S → a + x c = a + x d ↔ c = d
43 simplll ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → x ∈ Grp
44 12 ad2antrr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → S ⊆ Base x
45 simprr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → d ∈ S
46 44 45 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → d ∈ Base x
47 simprl ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → a ∈ S
48 44 47 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → a ∈ Base x
49 22 ad2antrr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → har ⁡ S ⊆ Base x
50 simplr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → b ∈ har ⁡ S
51 49 50 sseldd ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → b ∈ Base x
52 26 27 grprcan ⊢ x ∈ Grp ∧ d ∈ Base x ∧ a ∈ Base x ∧ b ∈ Base x → d + x b = a + x b ↔ d = a
53 43 46 48 51 52 syl13anc ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S ∧ b ∈ har ⁡ S ∧ a ∈ S ∧ d ∈ S → d + x b = a + x b ↔ d = a
54 harndom ⊢ ¬ har ⁡ S ≼ S
55 54 a1i ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → ¬ har ⁡ S ≼ S
56 15 16 16 31 42 53 55 unxpwdom3 ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → S ≼ * har ⁡ S × har ⁡ S
57 wdomnumr ⊢ har ⁡ S × har ⁡ S ∈ dom ⁡ card → S ≼ * har ⁡ S × har ⁡ S ↔ S ≼ har ⁡ S × har ⁡ S
58 9 57 ax-mp ⊢ S ≼ * har ⁡ S × har ⁡ S ↔ S ≼ har ⁡ S × har ⁡ S
59 56 58 sylib ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → S ≼ har ⁡ S × har ⁡ S
60 numdom ⊢ har ⁡ S × har ⁡ S ∈ dom ⁡ card ∧ S ≼ har ⁡ S × har ⁡ S → S ∈ dom ⁡ card
61 9 59 60 sylancr ⊢ x ∈ Grp ∧ Base x = S ∪ har ⁡ S → S ∈ dom ⁡ card
62 61 rexlimiva ⊢ ∃ x ∈ Grp Base x = S ∪ har ⁡ S → S ∈ dom ⁡ card
63 4 62 sylbi ⊢ S ∪ har ⁡ S ∈ Base Grp → S ∈ dom ⁡ card