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Theorem smo11

Description: A strictly monotone ordinal function is one-to-one. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Feb-2013)

Ref Expression
Assertion smo11 ⊢ F : A ⟶ B ∧ Smo ⁡ F → F : A ⟶ 1-1 B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simpl ⊢ F : A ⟶ B ∧ Smo ⁡ F → F : A ⟶ B
2 ffn ⊢ F : A ⟶ B → F Fn A
3 smodm2 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → Ord ⁡ A
4 ordelord ⊢ Ord ⁡ A ∧ z ∈ A → Ord ⁡ z
5 4 ex ⊢ Ord ⁡ A → z ∈ A → Ord ⁡ z
6 3 5 syl ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → z ∈ A → Ord ⁡ z
7 ordelord ⊢ Ord ⁡ A ∧ w ∈ A → Ord ⁡ w
8 7 ex ⊢ Ord ⁡ A → w ∈ A → Ord ⁡ w
9 3 8 syl ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → w ∈ A → Ord ⁡ w
10 6 9 anim12d ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → z ∈ A ∧ w ∈ A → Ord ⁡ z ∧ Ord ⁡ w
11 ordtri3or ⊢ Ord ⁡ z ∧ Ord ⁡ w → z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z
12 simp1rr ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → w ∈ A
13 smoel2 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ x ∈ A ∧ y ∈ x → F ⁡ y ∈ F ⁡ x
14 13 ralrimivva ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x
15 14 adantr ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x
16 15 3ad2ant1 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x
17 simp2 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → z ∈ w
18 simp3 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ z = F ⁡ w
19 fveq2 ⊢ x = w → F ⁡ x = F ⁡ w
20 19 eleq2d ⊢ x = w → F ⁡ y ∈ F ⁡ x ↔ F ⁡ y ∈ F ⁡ w
21 20 raleqbi1dv ⊢ x = w → ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ↔ ∀ y ∈ w F ⁡ y ∈ F ⁡ w
22 21 rspcv ⊢ w ∈ A → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x → ∀ y ∈ w F ⁡ y ∈ F ⁡ w
23 fveq2 ⊢ y = z → F ⁡ y = F ⁡ z
24 23 eleq1d ⊢ y = z → F ⁡ y ∈ F ⁡ w ↔ F ⁡ z ∈ F ⁡ w
25 24 rspccv ⊢ ∀ y ∈ w F ⁡ y ∈ F ⁡ w → z ∈ w → F ⁡ z ∈ F ⁡ w
26 22 25 syl6 ⊢ w ∈ A → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x → z ∈ w → F ⁡ z ∈ F ⁡ w
27 26 3imp ⊢ w ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ∧ z ∈ w → F ⁡ z ∈ F ⁡ w
28 eleq1 ⊢ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ z ∈ F ⁡ w ↔ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
29 28 biimpac ⊢ F ⁡ z ∈ F ⁡ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
30 27 29 sylan ⊢ w ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
31 12 16 17 18 30 syl31anc ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
32 smofvon2 ⊢ Smo ⁡ F → F ⁡ w ∈ On
33 eloni ⊢ F ⁡ w ∈ On → Ord ⁡ F ⁡ w
34 ordirr ⊢ Ord ⁡ F ⁡ w → ¬ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
35 32 33 34 3syl ⊢ Smo ⁡ F → ¬ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
36 35 ad2antlr ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → ¬ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
37 36 3ad2ant1 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → ¬ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
38 31 37 pm2.21dd ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ z ∈ w ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
39 38 3exp ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → z ∈ w → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
40 ax1w ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → z = w → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
41 simp1rl ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → z ∈ A
42 15 3ad2ant1 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x
43 simp2 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → w ∈ z
44 simp3 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ z = F ⁡ w
45 fveq2 ⊢ x = z → F ⁡ x = F ⁡ z
46 45 eleq2d ⊢ x = z → F ⁡ y ∈ F ⁡ x ↔ F ⁡ y ∈ F ⁡ z
47 46 raleqbi1dv ⊢ x = z → ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ↔ ∀ y ∈ z F ⁡ y ∈ F ⁡ z
48 47 rspcv ⊢ z ∈ A → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x → ∀ y ∈ z F ⁡ y ∈ F ⁡ z
49 fveq2 ⊢ y = w → F ⁡ y = F ⁡ w
50 49 eleq1d ⊢ y = w → F ⁡ y ∈ F ⁡ z ↔ F ⁡ w ∈ F ⁡ z
51 50 rspccv ⊢ ∀ y ∈ z F ⁡ y ∈ F ⁡ z → w ∈ z → F ⁡ w ∈ F ⁡ z
52 48 51 syl6 ⊢ z ∈ A → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x → w ∈ z → F ⁡ w ∈ F ⁡ z
53 52 3imp ⊢ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ z → F ⁡ w ∈ F ⁡ z
54 eleq2 ⊢ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ z ↔ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
55 54 biimpac ⊢ F ⁡ w ∈ F ⁡ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
56 53 55 sylan ⊢ z ∈ A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ x F ⁡ y ∈ F ⁡ x ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
57 41 42 43 44 56 syl31anc ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → F ⁡ w ∈ F ⁡ w
58 36 3ad2ant1 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → ¬ F ⁡ w ∈ F ⁡ w
59 57 58 pm2.21dd ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A ∧ w ∈ z ∧ F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
60 59 3exp ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → w ∈ z → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
61 39 40 60 3jaod ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → z ∈ w ∨ z = w ∨ w ∈ z → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
62 11 61 syl5 ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F ∧ z ∈ A ∧ w ∈ A → Ord ⁡ z ∧ Ord ⁡ w → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
63 62 ex ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → z ∈ A ∧ w ∈ A → Ord ⁡ z ∧ Ord ⁡ w → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
64 10 63 mpdd ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → z ∈ A ∧ w ∈ A → F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
65 64 ralrimivv ⊢ F Fn A ∧ Smo ⁡ F → ∀ z ∈ A ∀ w ∈ A F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
66 2 65 sylan ⊢ F : A ⟶ B ∧ Smo ⁡ F → ∀ z ∈ A ∀ w ∈ A F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
67 dff13 ⊢ F : A ⟶ 1-1 B ↔ F : A ⟶ B ∧ ∀ z ∈ A ∀ w ∈ A F ⁡ z = F ⁡ w → z = w
68 1 66 67 sylanbrc ⊢ F : A ⟶ B ∧ Smo ⁡ F → F : A ⟶ 1-1 B