Metamath Proof Explorer


Theorem omcan

Description: Left cancellation law for ordinal multiplication. Proposition 8.20 of TakeutiZaring p. 63 and its converse. (Contributed by NM, 14-Dec-2004)

Ref Expression
Assertion omcan ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ๐ต = ๐ถ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 omordi โŠข ( ( ( ๐ถ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) )
2 1 ex โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) ) )
3 2 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) ) )
4 3 3adant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) ) )
5 4 imp โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) )
6 omordi โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) )
7 6 ex โŠข ( ( ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
8 7 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
9 8 3adant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
10 9 imp โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ถ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) )
11 5 10 orim12d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
12 11 con3d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ยฌ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) ) )
13 omcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On ) โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ On )
14 eloni โŠข ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ On โ†’ Ord ( ๐ด ยทo ๐ต ) )
15 13 14 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On ) โ†’ Ord ( ๐ด ยทo ๐ต ) )
16 omcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ On )
17 eloni โŠข ( ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ On โ†’ Ord ( ๐ด ยทo ๐ถ ) )
18 16 17 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ Ord ( ๐ด ยทo ๐ถ ) )
19 ordtri3 โŠข ( ( Ord ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆง Ord ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ยฌ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
20 15 18 19 syl2an โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On ) โˆง ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ยฌ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
21 20 3impdi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ยฌ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
22 21 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ยฌ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆจ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ต ) ) ) )
23 eloni โŠข ( ๐ต โˆˆ On โ†’ Ord ๐ต )
24 eloni โŠข ( ๐ถ โˆˆ On โ†’ Ord ๐ถ )
25 ordtri3 โŠข ( ( Ord ๐ต โˆง Ord ๐ถ ) โ†’ ( ๐ต = ๐ถ โ†” ยฌ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) ) )
26 23 24 25 syl2an โŠข ( ( ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( ๐ต = ๐ถ โ†” ยฌ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) ) )
27 26 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โ†’ ( ๐ต = ๐ถ โ†” ยฌ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) ) )
28 27 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐ต = ๐ถ โ†” ยฌ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆจ ๐ถ โˆˆ ๐ต ) ) )
29 12 22 28 3imtr4d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†’ ๐ต = ๐ถ ) )
30 oveq2 โŠข ( ๐ต = ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) )
31 29 30 impbid1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On ) โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ๐ด ยทo ๐ถ ) โ†” ๐ต = ๐ถ ) )