Metamath Proof Explorer


Theorem cantnfval

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 cantnfs.s โŠข ๐‘† = dom ( ๐ด CNF ๐ต )
cantnfs.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
cantnfs.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ On )
cantnfcl.g โŠข ๐บ = OrdIso ( E , ( ๐น supp โˆ… ) )
cantnfcl.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐‘† )
cantnfval.h โŠข ๐ป = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… )
Assertion cantnfval ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด CNF ๐ต ) โ€˜ ๐น ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cantnfs.s โŠข ๐‘† = dom ( ๐ด CNF ๐ต )
2 cantnfs.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
3 cantnfs.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ On )
4 cantnfcl.g โŠข ๐บ = OrdIso ( E , ( ๐น supp โˆ… ) )
5 cantnfcl.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐‘† )
6 cantnfval.h โŠข ๐ป = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… )
7 eqid โŠข { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… }
8 7 2 3 cantnffval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด CNF ๐ต ) = ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) )
9 8 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด CNF ๐ต ) โ€˜ ๐น ) = ( ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) โ€˜ ๐น ) )
10 7 2 3 cantnfdm โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐ด CNF ๐ต ) = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } )
11 1 10 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† = { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } )
12 5 11 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } )
13 ovex โŠข ( ๐‘“ supp โˆ… ) โˆˆ V
14 eqid โŠข OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) )
15 14 oiexg โŠข ( ( ๐‘“ supp โˆ… ) โˆˆ V โ†’ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) โˆˆ V )
16 13 15 mp1i โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) โˆˆ V )
17 simpr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) )
18 oveq1 โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐‘“ supp โˆ… ) = ( ๐น supp โˆ… ) )
19 18 adantr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( ๐‘“ supp โˆ… ) = ( ๐น supp โˆ… ) )
20 oieq2 โŠข ( ( ๐‘“ supp โˆ… ) = ( ๐น supp โˆ… ) โ†’ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) = OrdIso ( E , ( ๐น supp โˆ… ) ) )
21 19 20 syl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) = OrdIso ( E , ( ๐น supp โˆ… ) ) )
22 17 21 eqtrd โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐น supp โˆ… ) ) )
23 22 4 eqtr4di โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ โ„Ž = ๐บ )
24 23 fveq1d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) )
25 24 oveq2d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
26 simpl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ๐‘“ = ๐น )
27 26 24 fveq12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) = ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
28 25 27 oveq12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) = ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) )
29 28 oveq1d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) = ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) )
30 29 mpoeq3dv โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( 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 ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) )
31 eqid โŠข โˆ… = โˆ…
32 seqomeq12 โŠข ( ( ( 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 ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) โˆง โˆ… = โˆ… ) โ†’ 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… ) = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) )
33 30 31 32 sylancl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ 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… ) = seqฯ‰ ( ( ๐‘˜ โˆˆ V , ๐‘ง โˆˆ V โ†ฆ ( ( ( ๐ด โ†‘o ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐น โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) )
34 33 6 eqtr4di โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ 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… ) = ๐ป )
35 23 dmeqd โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ dom โ„Ž = dom ๐บ )
36 34 35 fveq12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง โ„Ž = OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) ) ) โ†’ ( 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 ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )
37 16 36 csbied โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ 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 ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )
38 eqid โŠข ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) = ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) )
39 fvex โŠข ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) โˆˆ V
40 37 38 39 fvmpt โŠข ( ๐น โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… } โ†’ ( ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) โ€˜ ๐น ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )
41 12 40 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘“ โˆˆ { ๐‘” โˆˆ ( ๐ด โ†‘m ๐ต ) 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ด โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง ) ) , โˆ… ) โ€˜ dom โ„Ž ) ) โ€˜ ๐น ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )
42 9 41 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด CNF ๐ต ) โ€˜ ๐น ) = ( ๐ป โ€˜ dom ๐บ ) )