Metamath Proof Explorer


Theorem acndom2

Description: A set smaller than one with choice sequences of length A also has choice sequences of length A . (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion acndom2 ( 𝑋𝑌 → ( 𝑌AC 𝐴𝑋AC 𝐴 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 brdomi ( 𝑋𝑌 → ∃ 𝑓 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 )
2 simplr ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) → 𝑌AC 𝐴 )
3 imassrn ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ⊆ ran 𝑓
4 simplll ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 )
5 f1f ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑓 : 𝑋𝑌 )
6 frn ( 𝑓 : 𝑋𝑌 → ran 𝑓𝑌 )
7 4 5 6 3syl ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ran 𝑓𝑌 )
8 3 7 sstrid ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ⊆ 𝑌 )
9 elmapi ( 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) → 𝑔 : 𝐴 ⟶ ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) )
10 9 adantl ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) → 𝑔 : 𝐴 ⟶ ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) )
11 10 ffvelrnda ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑔𝑥 ) ∈ ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) )
12 11 eldifad ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑔𝑥 ) ∈ 𝒫 𝑋 )
13 12 elpwid ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑔𝑥 ) ⊆ 𝑋 )
14 f1dm ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 → dom 𝑓 = 𝑋 )
15 4 14 syl ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → dom 𝑓 = 𝑋 )
16 13 15 sseqtrrd ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑔𝑥 ) ⊆ dom 𝑓 )
17 sseqin2 ( ( 𝑔𝑥 ) ⊆ dom 𝑓 ↔ ( dom 𝑓 ∩ ( 𝑔𝑥 ) ) = ( 𝑔𝑥 ) )
18 16 17 sylib ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( dom 𝑓 ∩ ( 𝑔𝑥 ) ) = ( 𝑔𝑥 ) )
19 eldifsni ( ( 𝑔𝑥 ) ∈ ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) → ( 𝑔𝑥 ) ≠ ∅ )
20 11 19 syl ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑔𝑥 ) ≠ ∅ )
21 18 20 eqnetrd ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( dom 𝑓 ∩ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ )
22 imadisj ( ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) = ∅ ↔ ( dom 𝑓 ∩ ( 𝑔𝑥 ) ) = ∅ )
23 22 necon3bii ( ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ ↔ ( dom 𝑓 ∩ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ )
24 21 23 sylibr ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ )
25 8 24 jca ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ⊆ 𝑌 ∧ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ ) )
26 25 ralrimiva ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) → ∀ 𝑥𝐴 ( ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ⊆ 𝑌 ∧ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ ) )
27 acni2 ( ( 𝑌AC 𝐴 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ⊆ 𝑌 ∧ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ≠ ∅ ) ) → ∃ 𝑘 ( 𝑘 : 𝐴𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) )
28 2 26 27 syl2anc ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) → ∃ 𝑘 ( 𝑘 : 𝐴𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) )
29 acnrcl ( 𝑌AC 𝐴𝐴 ∈ V )
30 29 ad3antlr ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ ( 𝑘 : 𝐴𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → 𝐴 ∈ V )
31 simp-4l ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 )
32 f1f1orn ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑓 : 𝑋1-1-onto→ ran 𝑓 )
33 31 32 syl ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → 𝑓 : 𝑋1-1-onto→ ran 𝑓 )
34 simprr ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) )
35 3 34 sselid ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑘𝑥 ) ∈ ran 𝑓 )
36 f1ocnvfv2 ( ( 𝑓 : 𝑋1-1-onto→ ran 𝑓 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ran 𝑓 ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ) = ( 𝑘𝑥 ) )
37 33 35 36 syl2anc ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ) = ( 𝑘𝑥 ) )
38 37 34 eqeltrd ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) )
39 f1ocnv ( 𝑓 : 𝑋1-1-onto→ ran 𝑓 𝑓 : ran 𝑓1-1-onto𝑋 )
40 f1of ( 𝑓 : ran 𝑓1-1-onto𝑋 𝑓 : ran 𝑓𝑋 )
41 33 39 40 3syl ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → 𝑓 : ran 𝑓𝑋 )
42 41 35 ffvelrnd ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ 𝑋 )
43 13 ad2ant2r ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑔𝑥 ) ⊆ 𝑋 )
44 f1elima ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 ∧ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ 𝑋 ∧ ( 𝑔𝑥 ) ⊆ 𝑋 ) → ( ( 𝑓 ‘ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ↔ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
45 31 42 43 44 syl3anc ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( ( 𝑓 ‘ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ↔ ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
46 38 45 mpbid ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ ( 𝑥𝐴 ∧ ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
47 46 expr ( ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) → ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
48 47 ralimdva ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ 𝑘 : 𝐴𝑌 ) → ( ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) → ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
49 48 impr ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ ( 𝑘 : 𝐴𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
50 acnlem ( ( 𝐴 ∈ V ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑓 ‘ ( 𝑘𝑥 ) ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) → ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
51 30 49 50 syl2anc ( ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) ∧ ( 𝑘 : 𝐴𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝑘𝑥 ) ∈ ( 𝑓 “ ( 𝑔𝑥 ) ) ) ) → ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
52 28 51 exlimddv ( ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) ∧ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ) → ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
53 52 ralrimiva ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) → ∀ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) )
54 vex 𝑓 ∈ V
55 54 dmex dom 𝑓 ∈ V
56 14 55 eqeltrrdi ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑋 ∈ V )
57 isacn ( ( 𝑋 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ V ) → ( 𝑋AC 𝐴 ↔ ∀ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
58 56 29 57 syl2an ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) → ( 𝑋AC 𝐴 ↔ ∀ 𝑔 ∈ ( ( 𝒫 𝑋 ∖ { ∅ } ) ↑m 𝐴 ) ∃ 𝑥𝐴 ( 𝑥 ) ∈ ( 𝑔𝑥 ) ) )
59 53 58 mpbird ( ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌𝑌AC 𝐴 ) → 𝑋AC 𝐴 )
60 59 ex ( 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 → ( 𝑌AC 𝐴𝑋AC 𝐴 ) )
61 60 exlimiv ( ∃ 𝑓 𝑓 : 𝑋1-1𝑌 → ( 𝑌AC 𝐴𝑋AC 𝐴 ) )
62 1 61 syl ( 𝑋𝑌 → ( 𝑌AC 𝐴𝑋AC 𝐴 ) )