Metamath Proof Explorer


Theorem dflim5

Description: A limit ordinal is either the proper class of ordinals or some nonzero product with omega. (Contributed by RP, 8-Jan-2025)

Ref Expression
Assertion dflim5 ( Lim ๐ด โ†” ( ๐ด = On โˆจ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 limord โŠข ( Lim ๐ด โ†’ Ord ๐ด )
2 ordeleqon โŠข ( Ord ๐ด โ†” ( ๐ด โˆˆ On โˆจ ๐ด = On ) )
3 2 biimpi โŠข ( Ord ๐ด โ†’ ( ๐ด โˆˆ On โˆจ ๐ด = On ) )
4 3 orcomd โŠข ( Ord ๐ด โ†’ ( ๐ด = On โˆจ ๐ด โˆˆ On ) )
5 1 4 syl โŠข ( Lim ๐ด โ†’ ( ๐ด = On โˆจ ๐ด โˆˆ On ) )
6 5 pm4.71ri โŠข ( Lim ๐ด โ†” ( ( ๐ด = On โˆจ ๐ด โˆˆ On ) โˆง Lim ๐ด ) )
7 andir โŠข ( ( ( ๐ด = On โˆจ ๐ด โˆˆ On ) โˆง Lim ๐ด ) โ†” ( ( ๐ด = On โˆง Lim ๐ด ) โˆจ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) ) )
8 6 7 bitri โŠข ( Lim ๐ด โ†” ( ( ๐ด = On โˆง Lim ๐ด ) โˆจ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) ) )
9 limon โŠข Lim On
10 limeq โŠข ( ๐ด = On โ†’ ( Lim ๐ด โ†” Lim On ) )
11 9 10 mpbiri โŠข ( ๐ด = On โ†’ Lim ๐ด )
12 11 pm4.71i โŠข ( ๐ด = On โ†” ( ๐ด = On โˆง Lim ๐ด ) )
13 12 orbi1i โŠข ( ( ๐ด = On โˆจ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) ) โ†” ( ( ๐ด = On โˆง Lim ๐ด ) โˆจ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) ) )
14 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ ๐ด โˆˆ On )
15 omelon โŠข ฯ‰ โˆˆ On
16 15 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ On โ†’ ฯ‰ โˆˆ On )
17 id โŠข ( ๐ด โˆˆ On โ†’ ๐ด โˆˆ On )
18 peano1 โŠข โˆ… โˆˆ ฯ‰
19 18 ne0ii โŠข ฯ‰ โ‰  โˆ…
20 19 a1i โŠข ( ๐ด โˆˆ On โ†’ ฯ‰ โ‰  โˆ… )
21 16 17 20 3jca โŠข ( ๐ด โˆˆ On โ†’ ( ฯ‰ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On โˆง ฯ‰ โ‰  โˆ… ) )
22 omeulem1 โŠข ( ( ฯ‰ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On โˆง ฯ‰ โ‰  โˆ… ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ On โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด )
23 14 21 22 3syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ On โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด )
24 limeq โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†” Lim ๐ด ) )
25 24 biimprd โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( Lim ๐ด โ†’ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) ) )
26 simplr โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ )
27 nnlim โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ยฌ Lim ๐‘ฆ )
28 26 27 syl โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ยฌ Lim ๐‘ฆ )
29 on0eln0 โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ On โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โ†” ๐‘ฅ โ‰  โˆ… ) )
30 29 biimprd โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ On โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  โˆ… โ†’ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) )
31 30 necon1bd โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ On โ†’ ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โ†’ ๐‘ฅ = โˆ… ) )
32 31 adantr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โ†’ ๐‘ฅ = โˆ… ) )
33 32 imp โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ๐‘ฅ = โˆ… )
34 33 26 jca โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) )
35 simpl โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ๐‘ฅ = โˆ… )
36 35 oveq2d โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) = ( ฯ‰ ยทo โˆ… ) )
37 om0 โŠข ( ฯ‰ โˆˆ On โ†’ ( ฯ‰ ยทo โˆ… ) = โˆ… )
38 15 37 mp1i โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo โˆ… ) = โˆ… )
39 36 38 eqtrd โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) = โˆ… )
40 39 oveq1d โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ( โˆ… +o ๐‘ฆ ) )
41 nna0r โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( โˆ… +o ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ )
42 41 adantl โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( โˆ… +o ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ )
43 40 42 eqtrd โŠข ( ( ๐‘ฅ = โˆ… โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ )
44 limeq โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†” Lim ๐‘ฆ ) )
45 34 43 44 3syl โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†” Lim ๐‘ฆ ) )
46 28 45 mtbird โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ ยฌ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) )
47 46 ex โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โ†’ ยฌ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) ) )
48 ovex โŠข ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) โˆˆ V
49 nlimsucg โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) โˆˆ V โ†’ ยฌ Lim suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) )
50 48 49 mp1i โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ยฌ Lim suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) )
51 nnord โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ Ord ๐‘ฆ )
52 orduniorsuc โŠข ( Ord ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โˆจ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) )
53 51 52 syl โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โˆจ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) )
54 3ianor โŠข ( ยฌ ( Ord ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆง ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) โ†” ( ยฌ Ord ๐‘ฆ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) )
55 df-lim โŠข ( Lim ๐‘ฆ โ†” ( Ord ๐‘ฆ โˆง ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆง ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) )
56 54 55 xchnxbir โŠข ( ยฌ Lim ๐‘ฆ โ†” ( ยฌ Ord ๐‘ฆ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) )
57 27 56 sylib โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ยฌ Ord ๐‘ฆ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) )
58 51 pm2.24d โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ยฌ Ord ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
59 nne โŠข ( ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โ†” ๐‘ฆ = โˆ… )
60 59 biimpi โŠข ( ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… )
61 60 a1i13 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
62 pm2.21 โŠข ( ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) )
63 62 a1i โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
64 58 61 63 3jaod โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ยฌ Ord ๐‘ฆ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ โ‰  โˆ… โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ ) โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
65 57 64 mpd โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… ) )
66 65 orim1d โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ๐‘ฆ = โˆช ๐‘ฆ โˆจ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆ… โˆจ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) ) )
67 53 66 mpd โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐‘ฆ = โˆ… โˆจ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) )
68 67 ord โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… โ†’ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) )
69 68 adantl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… โ†’ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ ) )
70 69 imp โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ๐‘ฆ = suc โˆช ๐‘ฆ )
71 70 oveq2d โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o suc โˆช ๐‘ฆ ) )
72 simpl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ On )
73 72 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ On )
74 omcl โŠข ( ( ฯ‰ โˆˆ On โˆง ๐‘ฅ โˆˆ On ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On )
75 15 73 74 sylancr โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On )
76 nnon โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ On )
77 onuni โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ On โ†’ โˆช ๐‘ฆ โˆˆ On )
78 76 77 syl โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ โˆช ๐‘ฆ โˆˆ On )
79 78 adantl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ โˆช ๐‘ฆ โˆˆ On )
80 79 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ โˆช ๐‘ฆ โˆˆ On )
81 oasuc โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On โˆง โˆช ๐‘ฆ โˆˆ On ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o suc โˆช ๐‘ฆ ) = suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) )
82 75 80 81 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o suc โˆช ๐‘ฆ ) = suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) )
83 71 82 eqtrd โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) )
84 limeq โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†” Lim suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) ) )
85 83 84 syl โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†” Lim suc ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆช ๐‘ฆ ) ) )
86 50 85 mtbird โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ยฌ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) )
87 86 ex โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… โ†’ ยฌ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) ) )
88 47 87 jaod โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ยฌ Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) ) )
89 88 con2d โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†’ ยฌ ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
90 anor โŠข ( ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†” ยฌ ( ยฌ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆจ ยฌ ๐‘ฆ = โˆ… ) )
91 89 90 imbitrrdi โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( Lim ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) )
92 25 91 syl9 โŠข ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( Lim ๐ด โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) ) )
93 92 com13 โŠข ( Lim ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) ) )
94 93 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) ) )
95 94 3imp โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) )
96 simp2 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) )
97 96 72 syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ On )
98 simpl โŠข ( ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ )
99 97 98 anim12i โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) )
100 ondif1 โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) )
101 99 100 sylibr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) )
102 simpr โŠข ( ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ๐‘ฆ = โˆ… )
103 102 oveq2d โŠข ( ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆ… ) )
104 103 adantl โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆ… ) )
105 simpl3 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด )
106 15 72 74 sylancr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On )
107 oa0 โŠข ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆ… ) = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
108 96 106 107 3syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆ… ) = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
109 108 adantr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o โˆ… ) = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
110 104 105 109 3eqtr3d โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
111 101 110 jca โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โˆง ( โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ โˆง ๐‘ฆ = โˆ… ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
112 95 111 mpdan โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
113 112 3exp โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) ) ) )
114 113 expdimp โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ On ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) ) ) )
115 114 rexlimdv โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ On ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) ) )
116 115 expimpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) ) )
117 116 reximdv2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ On โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ( ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) = ๐ด โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
118 23 117 mpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
119 simpr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
120 eldifi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ On )
121 15 120 74 sylancr โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On )
122 121 adantr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โˆˆ On )
123 119 122 eqeltrd โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ On )
124 limom โŠข Lim ฯ‰
125 15 124 pm3.2i โŠข ( ฯ‰ โˆˆ On โˆง Lim ฯ‰ )
126 omlimcl2 โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง ( ฯ‰ โˆˆ On โˆง Lim ฯ‰ ) ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
127 125 126 mpanl2 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ On โˆง โˆ… โˆˆ ๐‘ฅ ) โ†’ Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
128 100 127 sylbi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†’ Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
129 128 adantr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
130 limeq โŠข ( ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โ†’ ( Lim ๐ด โ†” Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
131 130 adantl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ ( Lim ๐ด โ†” Lim ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
132 129 131 mpbird โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ Lim ๐ด )
133 123 132 jca โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) )
134 133 rexlimiva โŠข ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) )
135 118 134 impbii โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) )
136 135 orbi2i โŠข ( ( ๐ด = On โˆจ ( ๐ด โˆˆ On โˆง Lim ๐ด ) ) โ†” ( ๐ด = On โˆจ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )
137 8 13 136 3bitr2i โŠข ( Lim ๐ด โ†” ( ๐ด = On โˆจ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ๐ด = ( ฯ‰ ยทo ๐‘ฅ ) ) )