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Theorem onnseq

Description: There are no length _om decreasing sequences in the ordinals. See also noinfep for a stronger version assuming Regularity. (Contributed by Mario Carneiro, 19-May-2015)

Ref Expression
Assertion onnseq ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On → ∃ x ∈ ω ¬ F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 epweon ⊢ E We On
2 fveq2 ⊢ y = ∅ → F ⁡ y = F ⁡ ∅
3 2 eleq1d ⊢ y = ∅ → F ⁡ y ∈ On ↔ F ⁡ ∅ ∈ On
4 fveq2 ⊢ y = z → F ⁡ y = F ⁡ z
5 4 eleq1d ⊢ y = z → F ⁡ y ∈ On ↔ F ⁡ z ∈ On
6 fveq2 ⊢ y = suc ⁡ z → F ⁡ y = F ⁡ suc ⁡ z
7 6 eleq1d ⊢ y = suc ⁡ z → F ⁡ y ∈ On ↔ F ⁡ suc ⁡ z ∈ On
8 simpl ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → F ⁡ ∅ ∈ On
9 suceq ⊢ x = z → suc ⁡ x = suc ⁡ z
10 9 fveq2d ⊢ x = z → F ⁡ suc ⁡ x = F ⁡ suc ⁡ z
11 fveq2 ⊢ x = z → F ⁡ x = F ⁡ z
12 10 11 eleq12d ⊢ x = z → F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ↔ F ⁡ suc ⁡ z ∈ F ⁡ z
13 12 rspcv ⊢ z ∈ ω → ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → F ⁡ suc ⁡ z ∈ F ⁡ z
14 onelon ⊢ F ⁡ z ∈ On ∧ F ⁡ suc ⁡ z ∈ F ⁡ z → F ⁡ suc ⁡ z ∈ On
15 14 expcom ⊢ F ⁡ suc ⁡ z ∈ F ⁡ z → F ⁡ z ∈ On → F ⁡ suc ⁡ z ∈ On
16 13 15 syl6 ⊢ z ∈ ω → ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → F ⁡ z ∈ On → F ⁡ suc ⁡ z ∈ On
17 16 adantld ⊢ z ∈ ω → F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → F ⁡ z ∈ On → F ⁡ suc ⁡ z ∈ On
18 3 5 7 8 17 finds2 ⊢ y ∈ ω → F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → F ⁡ y ∈ On
19 18 com12 ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → y ∈ ω → F ⁡ y ∈ On
20 19 ralrimiv ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ∀ y ∈ ω F ⁡ y ∈ On
21 eqid ⊢ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y = y ∈ ω ⟼ F ⁡ y
22 21 fmpt ⊢ ∀ y ∈ ω F ⁡ y ∈ On ↔ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y : ω ⟶ On
23 20 22 sylib ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → y ∈ ω ⟼ F ⁡ y : ω ⟶ On
24 23 frnd ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ⊆ On
25 peano1 ⊢ ∅ ∈ ω
26 23 fdmd ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → dom ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y = ω
27 25 26 eleqtrrid ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ∅ ∈ dom ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y
28 27 ne0d ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → dom ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ≠ ∅
29 dm0rn0 ⊢ dom ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y = ∅ ↔ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y = ∅
30 29 necon3bii ⊢ dom ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ≠ ∅ ↔ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ≠ ∅
31 28 30 sylib ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ≠ ∅
32 wefrc ⊢ E We On ∧ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ⊆ On ∧ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ≠ ∅ → ∃ z ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ∅
33 1 24 31 32 mp3an2i ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ∃ z ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ∅
34 fvex ⊢ F ⁡ w ∈ V
35 34 rgenw ⊢ ∀ w ∈ ω F ⁡ w ∈ V
36 fveq2 ⊢ y = w → F ⁡ y = F ⁡ w
37 36 cbvmptv ⊢ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y = w ∈ ω ⟼ F ⁡ w
38 ineq2 ⊢ z = F ⁡ w → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w
39 38 eqeq1d ⊢ z = F ⁡ w → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ∅ ↔ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
40 37 39 rexrnmptw ⊢ ∀ w ∈ ω F ⁡ w ∈ V → ∃ z ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ∅ ↔ ∃ w ∈ ω ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
41 35 40 ax-mp ⊢ ∃ z ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ z = ∅ ↔ ∃ w ∈ ω ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
42 33 41 sylib ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ∃ w ∈ ω ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
43 peano2 ⊢ w ∈ ω → suc ⁡ w ∈ ω
44 43 adantl ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → suc ⁡ w ∈ ω
45 eqid ⊢ F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ suc ⁡ w
46 fveq2 ⊢ y = suc ⁡ w → F ⁡ y = F ⁡ suc ⁡ w
47 46 rspceeqv ⊢ suc ⁡ w ∈ ω ∧ F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ suc ⁡ w → ∃ y ∈ ω F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ y
48 44 45 47 sylancl ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → ∃ y ∈ ω F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ y
49 fvex ⊢ F ⁡ suc ⁡ w ∈ V
50 21 elrnmpt ⊢ F ⁡ suc ⁡ w ∈ V → F ⁡ suc ⁡ w ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ↔ ∃ y ∈ ω F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ y
51 49 50 ax-mp ⊢ F ⁡ suc ⁡ w ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ↔ ∃ y ∈ ω F ⁡ suc ⁡ w = F ⁡ y
52 48 51 sylibr ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ w ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y
53 suceq ⊢ x = w → suc ⁡ x = suc ⁡ w
54 53 fveq2d ⊢ x = w → F ⁡ suc ⁡ x = F ⁡ suc ⁡ w
55 fveq2 ⊢ x = w → F ⁡ x = F ⁡ w
56 54 55 eleq12d ⊢ x = w → F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ↔ F ⁡ suc ⁡ w ∈ F ⁡ w
57 56 rspccva ⊢ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ w ∈ F ⁡ w
58 57 adantll ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → F ⁡ suc ⁡ w ∈ F ⁡ w
59 inelcm ⊢ F ⁡ suc ⁡ w ∈ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∧ F ⁡ suc ⁡ w ∈ F ⁡ w → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w ≠ ∅
60 52 58 59 syl2anc ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w ≠ ∅
61 60 neneqd ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ ω → ¬ ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
62 61 nrexdv ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On ∧ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x → ¬ ∃ w ∈ ω ran ⁡ y ∈ ω ⟼ F ⁡ y ∩ F ⁡ w = ∅
63 42 62 pm2.65da ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On → ¬ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x
64 rexnal ⊢ ∃ x ∈ ω ¬ F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x ↔ ¬ ∀ x ∈ ω F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x
65 63 64 sylibr ⊢ F ⁡ ∅ ∈ On → ∃ x ∈ ω ¬ F ⁡ suc ⁡ x ∈ F ⁡ x