Metamath Proof Explorer


Definition df-cnf

Description: Define the Cantor normal form function, which takes as input a finitely supported function from y to x and outputs the corresponding member of the ordinal exponential x ^o y . The content of the original Cantor Normal Form theorem is that for x =om this function is a bijection onto om ^o y for any ordinal y (or, since the function restricts naturally to different ordinals, the statement that the composite function is a bijection to On ). More can be said about the function, however, and in particular it is an order isomorphism for a certain easily defined well-ordering of the finitely supported functions, which gives an alternate definition cantnffval2 of this function in terms of df-oi . (Contributed by Mario Carneiro, 25-May-2015) (Revised by AV, 28-Jun-2019)

Ref Expression
Assertion df-cnf 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 ) ) )

Detailed syntax breakdown

Step Hyp Ref Expression
0 ccnf โŠข CNF
1 vx โŠข ๐‘ฅ
2 con0 โŠข On
3 vy โŠข ๐‘ฆ
4 vf โŠข ๐‘“
5 vg โŠข ๐‘”
6 1 cv โŠข ๐‘ฅ
7 cmap โŠข โ†‘m
8 3 cv โŠข ๐‘ฆ
9 6 8 7 co โŠข ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ )
10 5 cv โŠข ๐‘”
11 cfsupp โŠข finSupp
12 c0 โŠข โˆ…
13 10 12 11 wbr โŠข ๐‘” finSupp โˆ…
14 13 5 9 crab โŠข { ๐‘” โˆˆ ( ๐‘ฅ โ†‘m ๐‘ฆ ) โˆฃ ๐‘” finSupp โˆ… }
15 cep โŠข E
16 4 cv โŠข ๐‘“
17 csupp โŠข supp
18 16 12 17 co โŠข ( ๐‘“ supp โˆ… )
19 18 15 coi โŠข OrdIso ( E , ( ๐‘“ supp โˆ… ) )
20 vh โŠข โ„Ž
21 vk โŠข ๐‘˜
22 cvv โŠข V
23 vz โŠข ๐‘ง
24 coe โŠข โ†‘o
25 20 cv โŠข โ„Ž
26 21 cv โŠข ๐‘˜
27 26 25 cfv โŠข ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ )
28 6 27 24 co โŠข ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) )
29 comu โŠข ยทo
30 27 16 cfv โŠข ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) )
31 28 30 29 co โŠข ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) )
32 coa โŠข +o
33 23 cv โŠข ๐‘ง
34 31 33 32 co โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โ†‘o ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ยทo ( ๐‘“ โ€˜ ( โ„Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ) ) +o ๐‘ง )
35 21 23 22 22 34 cmpo 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 ) )
36 35 12 cseqom โŠข 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… )
37 25 cdm โŠข dom โ„Ž
38 37 36 cfv โŠข ( 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 )
39 20 19 38 csb โŠข 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 )
40 4 14 39 cmpt โŠข ( 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 ) )
41 1 3 2 2 40 cmpo โŠข ( 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 ) ) )
42 0 41 wceq 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 ) ) )