Metamath Proof Explorer


Theorem omord2lim

Description: Given a limit ordinal, the product of any non-zero ordinal with an ordinal less than that limit ordinal is less than the product of the non-zero ordinal with the limit ordinal . Lemma 3.14 of Schloeder p. 9. (Contributed by RP, 29-Jan-2025)

Ref Expression
Assertion omord2lim ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 limord โŠข ( Lim ๐ถ โ†’ Ord ๐ถ )
2 1 ad2antrl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ Ord ๐ถ )
3 ordelon โŠข ( ( Ord ๐ถ โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐ต โˆˆ On )
4 2 3 sylan โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐ต โˆˆ On )
5 elex โŠข ( ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ๐ถ โˆˆ V )
6 1 5 anim12i โŠข ( ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( Ord ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ V ) )
7 6 ad2antlr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( Ord ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ V ) )
8 elon2 โŠข ( ๐ถ โˆˆ On โ†” ( Ord ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ V ) )
9 7 8 sylibr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐ถ โˆˆ On )
10 simplll โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐ด โˆˆ On )
11 simpr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ถ )
12 on0eln0 โŠข ( ๐ด โˆˆ On โ†’ ( โˆ… โˆˆ ๐ด โ†” ๐ด โ‰  โˆ… ) )
13 12 biimpar โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โ†’ โˆ… โˆˆ ๐ด )
14 13 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ โˆ… โˆˆ ๐ด )
15 omord โŠข ( ( ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โ†’ ( ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) โ†” ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) )
16 15 biimpa โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ On โˆง ๐ถ โˆˆ On โˆง ๐ด โˆˆ On ) โˆง ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โˆง โˆ… โˆˆ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) )
17 4 9 10 11 14 16 syl32anc โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โˆง ๐ต โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) )
18 17 ex โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐ด โ‰  โˆ… ) โˆง ( Lim ๐ถ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ถ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐ต ) โˆˆ ( ๐ด ยทo ๐ถ ) ) )