Metamath Proof Explorer


Theorem nneneq

Description: Two equinumerous natural numbers are equal. Proposition 10.20 of TakeutiZaring p. 90 and its converse. Also compare Corollary 6E of Enderton p. 136. (Contributed by NM, 28-May-1998) Avoid ax-pow . (Revised by BTernaryTau, 11-Nov-2024)

Ref Expression
Assertion nneneq ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A ≈ B ↔ A = B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 breq1 ⊢ x = ∅ → x ≈ z ↔ ∅ ≈ z
2 eqeq1 ⊢ x = ∅ → x = z ↔ ∅ = z
3 1 2 imbi12d ⊢ x = ∅ → x ≈ z → x = z ↔ ∅ ≈ z → ∅ = z
4 3 ralbidv ⊢ x = ∅ → ∀ z ∈ ω x ≈ z → x = z ↔ ∀ z ∈ ω ∅ ≈ z → ∅ = z
5 breq1 ⊢ x = y → x ≈ z ↔ y ≈ z
6 eqeq1 ⊢ x = y → x = z ↔ y = z
7 5 6 imbi12d ⊢ x = y → x ≈ z → x = z ↔ y ≈ z → y = z
8 7 ralbidv ⊢ x = y → ∀ z ∈ ω x ≈ z → x = z ↔ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z
9 breq1 ⊢ x = suc ⁡ y → x ≈ z ↔ suc ⁡ y ≈ z
10 eqeq1 ⊢ x = suc ⁡ y → x = z ↔ suc ⁡ y = z
11 9 10 imbi12d ⊢ x = suc ⁡ y → x ≈ z → x = z ↔ suc ⁡ y ≈ z → suc ⁡ y = z
12 11 ralbidv ⊢ x = suc ⁡ y → ∀ z ∈ ω x ≈ z → x = z ↔ ∀ z ∈ ω suc ⁡ y ≈ z → suc ⁡ y = z
13 breq1 ⊢ x = A → x ≈ z ↔ A ≈ z
14 eqeq1 ⊢ x = A → x = z ↔ A = z
15 13 14 imbi12d ⊢ x = A → x ≈ z → x = z ↔ A ≈ z → A = z
16 15 ralbidv ⊢ x = A → ∀ z ∈ ω x ≈ z → x = z ↔ ∀ z ∈ ω A ≈ z → A = z
17 0fi ⊢ ∅ ∈ Fin
18 ensymfib ⊢ ∅ ∈ Fin → ∅ ≈ z ↔ z ≈ ∅
19 17 18 ax-mp ⊢ ∅ ≈ z ↔ z ≈ ∅
20 en0 ⊢ z ≈ ∅ ↔ z = ∅
21 eqcom ⊢ z = ∅ ↔ ∅ = z
22 20 21 bitri ⊢ z ≈ ∅ ↔ ∅ = z
23 19 22 sylbb ⊢ ∅ ≈ z → ∅ = z
24 23 rgenw ⊢ ∀ z ∈ ω ∅ ≈ z → ∅ = z
25 nn0suc ⊢ w ∈ ω → w = ∅ ∨ ∃ z ∈ ω w = suc ⁡ z
26 en0 ⊢ suc ⁡ y ≈ ∅ ↔ suc ⁡ y = ∅
27 breq2 ⊢ w = ∅ → suc ⁡ y ≈ w ↔ suc ⁡ y ≈ ∅
28 eqeq2 ⊢ w = ∅ → suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y = ∅
29 27 28 bibi12d ⊢ w = ∅ → suc ⁡ y ≈ w ↔ suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y ≈ ∅ ↔ suc ⁡ y = ∅
30 26 29 mpbiri ⊢ w = ∅ → suc ⁡ y ≈ w ↔ suc ⁡ y = w
31 30 biimpd ⊢ w = ∅ → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
32 31 a1i ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → w = ∅ → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
33 nfv ⊢ Ⅎ z y ∈ ω
34 nfra1 ⊢ Ⅎ z ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z
35 33 34 nfan ⊢ Ⅎ z y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z
36 nfv ⊢ Ⅎ z suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
37 vex ⊢ y ∈ V
38 37 phplem2 ⊢ y ∈ ω ∧ z ∈ ω → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → y ≈ z
39 38 imim1d ⊢ y ∈ ω ∧ z ∈ ω → y ≈ z → y = z → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → y = z
40 39 ex ⊢ y ∈ ω → z ∈ ω → y ≈ z → y = z → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → y = z
41 40 a2d ⊢ y ∈ ω → z ∈ ω → y ≈ z → y = z → z ∈ ω → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → y = z
42 rsp ⊢ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → z ∈ ω → y ≈ z → y = z
43 41 42 impel ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → z ∈ ω → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → y = z
44 suceq ⊢ y = z → suc ⁡ y = suc ⁡ z
45 43 44 syl8 ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → z ∈ ω → suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → suc ⁡ y = suc ⁡ z
46 breq2 ⊢ w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w ↔ suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z
47 eqeq2 ⊢ w = suc ⁡ z → suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y = suc ⁡ z
48 46 47 imbi12d ⊢ w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → suc ⁡ y = suc ⁡ z
49 48 biimprcd ⊢ suc ⁡ y ≈ suc ⁡ z → suc ⁡ y = suc ⁡ z → w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
50 45 49 syl6 ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → z ∈ ω → w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
51 35 36 50 rexlimd ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → ∃ z ∈ ω w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
52 32 51 jaod ⊢ y ∈ ω ∧ ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → w = ∅ ∨ ∃ z ∈ ω w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
53 52 ex ⊢ y ∈ ω → ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → w = ∅ ∨ ∃ z ∈ ω w = suc ⁡ z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
54 25 53 syl7 ⊢ y ∈ ω → ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → w ∈ ω → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
55 54 ralrimdv ⊢ y ∈ ω → ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → ∀ w ∈ ω suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w
56 breq2 ⊢ w = z → suc ⁡ y ≈ w ↔ suc ⁡ y ≈ z
57 eqeq2 ⊢ w = z → suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y = z
58 56 57 imbi12d ⊢ w = z → suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w ↔ suc ⁡ y ≈ z → suc ⁡ y = z
59 58 cbvralvw ⊢ ∀ w ∈ ω suc ⁡ y ≈ w → suc ⁡ y = w ↔ ∀ z ∈ ω suc ⁡ y ≈ z → suc ⁡ y = z
60 55 59 imbitrdi ⊢ y ∈ ω → ∀ z ∈ ω y ≈ z → y = z → ∀ z ∈ ω suc ⁡ y ≈ z → suc ⁡ y = z
61 4 8 12 16 24 60 finds ⊢ A ∈ ω → ∀ z ∈ ω A ≈ z → A = z
62 breq2 ⊢ z = B → A ≈ z ↔ A ≈ B
63 eqeq2 ⊢ z = B → A = z ↔ A = B
64 62 63 imbi12d ⊢ z = B → A ≈ z → A = z ↔ A ≈ B → A = B
65 64 rspcv ⊢ B ∈ ω → ∀ z ∈ ω A ≈ z → A = z → A ≈ B → A = B
66 61 65 mpan9 ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A ≈ B → A = B
67 enrefnn ⊢ A ∈ ω → A ≈ A
68 breq2 ⊢ A = B → A ≈ A ↔ A ≈ B
69 67 68 syl5ibcom ⊢ A ∈ ω → A = B → A ≈ B
70 69 adantr ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A = B → A ≈ B
71 66 70 impbid ⊢ A ∈ ω ∧ B ∈ ω → A ≈ B ↔ A = B