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Theorem nnadju

Description: The cardinal and ordinal sums of finite ordinals are equal. For a shorter proof using ax-rep , see nnadjuALT . (Contributed by Paul Chapman, 11-Apr-2009) (Revised by Mario Carneiro, 6-Feb-2013) Avoid ax-rep . (Revised by BTernaryTau, 2-Jul-2024)

Ref Expression
Assertion nnadju ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → card ⁡ A ⊔︀ B = A + 𝑜 B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 djueq2 ⊢ x = B → A ⊔︀ x = A ⊔︀ B
2 oveq2 ⊢ x = B → A + 𝑜 x = A + 𝑜 B
3 1 2 breq12d ⊢ x = B → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x ↔ A ⊔︀ B ≈ A + 𝑜 B
4 3 imbi2d ⊢ x = B → A ∈ ω → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x ↔ A ∈ ω → A ⊔︀ B ≈ A + 𝑜 B
5 djueq2 ⊢ x = ∅ → A ⊔︀ x = A ⊔︀ ∅
6 oveq2 ⊢ x = ∅ → A + 𝑜 x = A + 𝑜 ∅
7 5 6 breq12d ⊢ x = ∅ → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x ↔ A ⊔︀ ∅ ≈ A + 𝑜 ∅
8 djueq2 ⊢ x = y → A ⊔︀ x = A ⊔︀ y
9 oveq2 ⊢ x = y → A + 𝑜 x = A + 𝑜 y
10 8 9 breq12d ⊢ x = y → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x ↔ A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y
11 djueq2 ⊢ x = suc ⁡ y → A ⊔︀ x = A ⊔︀ suc ⁡ y
12 oveq2 ⊢ x = suc ⁡ y → A + 𝑜 x = A + 𝑜 suc ⁡ y
13 11 12 breq12d ⊢ x = suc ⁡ y → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x ↔ A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
14 dju0en ⊢ A ∈ ω → A ⊔︀ ∅ ≈ A
15 nna0 ⊢ A ∈ ω → A + 𝑜 ∅ = A
16 14 15 breqtrrd ⊢ A ∈ ω → A ⊔︀ ∅ ≈ A + 𝑜 ∅
17 1oex ⊢ 1 𝑜 ∈ V
18 djuassen ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω ∧ 1 𝑜 ∈ V → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜
19 17 18 mp3an3 ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜
20 enrefg ⊢ A ∈ ω → A ≈ A
21 nnord ⊢ y ∈ ω → Ord ⁡ y
22 ordirr ⊢ Ord ⁡ y → ¬ y ∈ y
23 21 22 syl ⊢ y ∈ ω → ¬ y ∈ y
24 dju1en ⊢ y ∈ ω ∧ ¬ y ∈ y → y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ suc ⁡ y
25 23 24 mpdan ⊢ y ∈ ω → y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ suc ⁡ y
26 djuen ⊢ A ≈ A ∧ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ suc ⁡ y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ suc ⁡ y
27 20 25 26 syl2an ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ suc ⁡ y
28 entr ⊢ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ∧ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ suc ⁡ y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ suc ⁡ y
29 19 27 28 syl2anc ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A ⊔︀ suc ⁡ y
30 29 ensymd ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜
31 17 enref ⊢ 1 𝑜 ≈ 1 𝑜
32 djuen ⊢ A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y ∧ 1 𝑜 ≈ 1 𝑜 → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜
33 31 32 mpan2 ⊢ A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜
34 33 a1i ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜
35 nnacl ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A + 𝑜 y ∈ ω
36 nnord ⊢ A + 𝑜 y ∈ ω → Ord ⁡ A + 𝑜 y
37 ordirr ⊢ Ord ⁡ A + 𝑜 y → ¬ A + 𝑜 y ∈ A + 𝑜 y
38 35 36 37 3syl ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → ¬ A + 𝑜 y ∈ A + 𝑜 y
39 dju1en ⊢ A + 𝑜 y ∈ ω ∧ ¬ A + 𝑜 y ∈ A + 𝑜 y → A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ suc ⁡ A + 𝑜 y
40 35 38 39 syl2anc ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ suc ⁡ A + 𝑜 y
41 nnasuc ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A + 𝑜 suc ⁡ y = suc ⁡ A + 𝑜 y
42 40 41 breqtrrd ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
43 34 42 jctird ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ∧ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
44 entr ⊢ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ∧ A + 𝑜 y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
45 43 44 syl6 ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
46 entr ⊢ A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ∧ A ⊔︀ y ⊔︀ 1 𝑜 ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y → A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
47 30 45 46 syl6an ⊢ A ∈ ω ∧ y ∈ ω → A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
48 47 expcom ⊢ y ∈ ω → A ∈ ω → A ⊔︀ y ≈ A + 𝑜 y → A ⊔︀ suc ⁡ y ≈ A + 𝑜 suc ⁡ y
49 7 10 13 16 48 finds2 ⊢ x ∈ ω → A ∈ ω → A ⊔︀ x ≈ A + 𝑜 x
50 4 49 vtoclga ⊢ B ∈ ω → A ∈ ω → A ⊔︀ B ≈ A + 𝑜 B
51 50 impcom ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A ⊔︀ B ≈ A + 𝑜 B
52 carden2b ⊢ A ⊔︀ B ≈ A + 𝑜 B → card ⁡ A ⊔︀ B = card ⁡ A + 𝑜 B
53 51 52 syl ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → card ⁡ A ⊔︀ B = card ⁡ A + 𝑜 B
54 nnacl ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A + 𝑜 B ∈ ω
55 cardnn ⊢ A + 𝑜 B ∈ ω → card ⁡ A + 𝑜 B = A + 𝑜 B
56 54 55 syl ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → card ⁡ A + 𝑜 B = A + 𝑜 B
57 53 56 eqtrd ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → card ⁡ A ⊔︀ B = A + 𝑜 B