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Theorem cflm

Description: Value of the cofinality function at a limit ordinal. Part of Definition of cofinality of Enderton p. 257. (Contributed by NM, 26-Apr-2004)

Ref Expression
Assertion cflm ⊢ A ∈ B ∧ Lim ⁡ A → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elex ⊢ A ∈ B → A ∈ V
2 limsuc ⊢ Lim ⁡ A → v ∈ A ↔ suc ⁡ v ∈ A
3 2 biimpd ⊢ Lim ⁡ A → v ∈ A → suc ⁡ v ∈ A
4 sseq1 ⊢ z = suc ⁡ v → z ⊆ w ↔ suc ⁡ v ⊆ w
5 4 rexbidv ⊢ z = suc ⁡ v → ∃ w ∈ y z ⊆ w ↔ ∃ w ∈ y suc ⁡ v ⊆ w
6 5 rspcv ⊢ suc ⁡ v ∈ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∃ w ∈ y suc ⁡ v ⊆ w
7 sucssel ⊢ v ∈ V → suc ⁡ v ⊆ w → v ∈ w
8 7 elv ⊢ suc ⁡ v ⊆ w → v ∈ w
9 8 reximi ⊢ ∃ w ∈ y suc ⁡ v ⊆ w → ∃ w ∈ y v ∈ w
10 eluni2 ⊢ v ∈ ⋃ y ↔ ∃ w ∈ y v ∈ w
11 9 10 sylibr ⊢ ∃ w ∈ y suc ⁡ v ⊆ w → v ∈ ⋃ y
12 6 11 syl6com ⊢ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → suc ⁡ v ∈ A → v ∈ ⋃ y
13 3 12 syl9 ⊢ Lim ⁡ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → v ∈ A → v ∈ ⋃ y
14 13 ralrimdv ⊢ Lim ⁡ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∀ v ∈ A v ∈ ⋃ y
15 dfss3 ⊢ A ⊆ ⋃ y ↔ ∀ v ∈ A v ∈ ⋃ y
16 14 15 imbitrrdi ⊢ Lim ⁡ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A ⊆ ⋃ y
17 16 adantr ⊢ Lim ⁡ A ∧ y ⊆ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A ⊆ ⋃ y
18 uniss ⊢ y ⊆ A → ⋃ y ⊆ ⋃ A
19 limuni ⊢ Lim ⁡ A → A = ⋃ A
20 19 sseq2d ⊢ Lim ⁡ A → ⋃ y ⊆ A ↔ ⋃ y ⊆ ⋃ A
21 18 20 imbitrrid ⊢ Lim ⁡ A → y ⊆ A → ⋃ y ⊆ A
22 21 imp ⊢ Lim ⁡ A ∧ y ⊆ A → ⋃ y ⊆ A
23 17 22 jctird ⊢ Lim ⁡ A ∧ y ⊆ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A ⊆ ⋃ y ∧ ⋃ y ⊆ A
24 eqss ⊢ A = ⋃ y ↔ A ⊆ ⋃ y ∧ ⋃ y ⊆ A
25 23 24 imbitrrdi ⊢ Lim ⁡ A ∧ y ⊆ A → ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → A = ⋃ y
26 25 imdistanda ⊢ Lim ⁡ A → y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
27 26 anim2d ⊢ Lim ⁡ A → x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
28 27 eximdv ⊢ Lim ⁡ A → ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w → ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
29 28 ss2abdv ⊢ Lim ⁡ A → x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ⊆ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
30 intss ⊢ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w ⊆ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
31 29 30 syl ⊢ Lim ⁡ A → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
32 31 adantl ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
33 limelon ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → A ∈ On
34 cfval ⊢ A ∈ On → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
35 33 34 syl ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ ∀ z ∈ A ∃ w ∈ y z ⊆ w
36 32 35 sseqtrrd ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ cf ⁡ A
37 cfub ⊢ cf ⁡ A ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y
38 eqimss ⊢ A = ⋃ y → A ⊆ ⋃ y
39 38 anim2i ⊢ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y → y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y
40 39 anim2i ⊢ x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y → x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y
41 40 eximi ⊢ ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y → ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y
42 41 ss2abi ⊢ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y
43 intss ⊢ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y → ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
44 42 43 ax-mp ⊢ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A ⊆ ⋃ y ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
45 37 44 sstri ⊢ cf ⁡ A ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
46 36 45 jctil ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → cf ⁡ A ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ∧ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ cf ⁡ A
47 eqss ⊢ cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ↔ cf ⁡ A ⊆ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ∧ ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y ⊆ cf ⁡ A
48 46 47 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ Lim ⁡ A → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y
49 1 48 sylan ⊢ A ∈ B ∧ Lim ⁡ A → cf ⁡ A = ⋂ x | ∃ y x = card ⁡ y ∧ y ⊆ A ∧ A = ⋃ y