Metamath Proof Explorer


Theorem cantnffval

Description: The value of the Cantor normal form function. (Contributed by Mario Carneiro, 25-May-2015) (Revised by AV, 28-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses cantnffval.s โŠข ๐‘† = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… }
cantnffval.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
cantnffval.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ On )
Assertion cantnffval ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด CNF ๐ต ) = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cantnffval.s โŠข ๐‘† = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… }
2 cantnffval.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
3 cantnffval.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ On )
4 oveq12 โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) = ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) )
5 4 rabeqdv โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ { ๐‘” โˆˆ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } )
6 5 1 eqtr4di โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ { ๐‘” โˆˆ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } = ๐‘† )
7 simp1l โŠข ( ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ V โˆง ๐‘ง โˆˆ V ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐ด )
8 7 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ V โˆง ๐‘ง โˆˆ V ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
9 8 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ V โˆง ๐‘ง โˆˆ V ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) = ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) )
10 9 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ V โˆง ๐‘ง โˆˆ V ) โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) = ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) )
11 10 mpoeq3dva โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) )
12 eqid โŠข โˆ… = โˆ…
13 seqomeq12 โŠข ( ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) โˆง โˆ… = โˆ… ) โ†’ seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) )
14 11 12 13 sylancl โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) )
15 14 fveq1d โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) = ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) )
16 15 csbeq2dv โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) = โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) )
17 6 16 mpteq12dv โŠข ( ( ๐‘ฅ = ๐ด โˆง ๐‘ฆ = ๐ต ) โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )
18 df-cnf โŠข CNF = ( ๐‘ฅ โˆˆ On , ๐‘ฆ โˆˆ On โ†ฆ ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )
19 ovex โŠข ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆˆ V
20 1 19 rabex2 โŠข ๐‘† โˆˆ V
21 20 mptex โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) โˆˆ V
22 17 18 21 ovmpoa โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On ) โ†’ ( ๐ด CNF ๐ต ) = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )
23 2 3 22 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด CNF ๐ต ) = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘† โ†ฆ โฆ‹ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) / โ„Ž โฆŒ ( seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )