Metamath Proof Explorer


Theorem infxpenc2lem2

Description: Lemma for infxpenc2 . (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2015) (Revised by AV, 7-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses infxpenc2.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
infxpenc2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) : ๐‘ โ€“1-1-ontoโ†’ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘ค ) ) )
infxpenc2.3 โŠข ๐‘Š = ( โ—ก ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†ฆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘ฅ ) ) โ€˜ ran ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) )
infxpenc2.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) โ€“1-1-ontoโ†’ ฯ‰ )
infxpenc2.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ โˆ… ) = โˆ… )
infxpenc2.k โŠข ๐พ = ( ๐‘ฆ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) โ†‘m ๐‘Š ) โˆฃ ๐‘ฅ finSupp โˆ… } โ†ฆ ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘ฆ โˆ˜ โ—ก ( I โ†พ ๐‘Š ) ) ) )
infxpenc2.h โŠข ๐ป = ( ( ( ฯ‰ CNF ๐‘Š ) โˆ˜ ๐พ ) โˆ˜ โ—ก ( ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) CNF ๐‘Š ) )
infxpenc2.l โŠข ๐ฟ = ( ๐‘ฆ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘m ( ๐‘Š ยทo 2o ) ) โˆฃ ๐‘ฅ finSupp โˆ… } โ†ฆ ( ( I โ†พ ฯ‰ ) โˆ˜ ( ๐‘ฆ โˆ˜ โ—ก ( ๐‘Œ โˆ˜ โ—ก ๐‘‹ ) ) ) )
infxpenc2.x โŠข ๐‘‹ = ( ๐‘ง โˆˆ 2o , ๐‘ค โˆˆ ๐‘Š โ†ฆ ( ( ๐‘Š ยทo ๐‘ง ) +o ๐‘ค ) )
infxpenc2.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐‘ง โˆˆ 2o , ๐‘ค โˆˆ ๐‘Š โ†ฆ ( ( 2o ยทo ๐‘ค ) +o ๐‘ง ) )
infxpenc2.j โŠข ๐ฝ = ( ( ( ฯ‰ CNF ( 2o ยทo ๐‘Š ) ) โˆ˜ ๐ฟ ) โˆ˜ โ—ก ( ฯ‰ CNF ( ๐‘Š ยทo 2o ) ) )
infxpenc2.z โŠข ๐‘ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) , ๐‘ฆ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) โ†ฆ ( ( ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) )
infxpenc2.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ , ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ โŸจ ( ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) , ( ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐‘ฆ ) โŸฉ )
infxpenc2.g โŠข ๐บ = ( โ—ก ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โˆ˜ ( ( ( ๐ป โˆ˜ ๐ฝ ) โˆ˜ ๐‘ ) โˆ˜ ๐‘‡ ) )
Assertion infxpenc2lem2 ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘” โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 infxpenc2.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ On )
2 infxpenc2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( On โˆ– 1o ) ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) : ๐‘ โ€“1-1-ontoโ†’ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘ค ) ) )
3 infxpenc2.3 โŠข ๐‘Š = ( โ—ก ( ๐‘ฅ โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โ†ฆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘ฅ ) ) โ€˜ ran ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) )
4 infxpenc2.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) โ€“1-1-ontoโ†’ ฯ‰ )
5 infxpenc2.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ โˆ… ) = โˆ… )
6 infxpenc2.k โŠข ๐พ = ( ๐‘ฆ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) โ†‘m ๐‘Š ) โˆฃ ๐‘ฅ finSupp โˆ… } โ†ฆ ( ๐น โˆ˜ ( ๐‘ฆ โˆ˜ โ—ก ( I โ†พ ๐‘Š ) ) ) )
7 infxpenc2.h โŠข ๐ป = ( ( ( ฯ‰ CNF ๐‘Š ) โˆ˜ ๐พ ) โˆ˜ โ—ก ( ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) CNF ๐‘Š ) )
8 infxpenc2.l โŠข ๐ฟ = ( ๐‘ฆ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘m ( ๐‘Š ยทo 2o ) ) โˆฃ ๐‘ฅ finSupp โˆ… } โ†ฆ ( ( I โ†พ ฯ‰ ) โˆ˜ ( ๐‘ฆ โˆ˜ โ—ก ( ๐‘Œ โˆ˜ โ—ก ๐‘‹ ) ) ) )
9 infxpenc2.x โŠข ๐‘‹ = ( ๐‘ง โˆˆ 2o , ๐‘ค โˆˆ ๐‘Š โ†ฆ ( ( ๐‘Š ยทo ๐‘ง ) +o ๐‘ค ) )
10 infxpenc2.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐‘ง โˆˆ 2o , ๐‘ค โˆˆ ๐‘Š โ†ฆ ( ( 2o ยทo ๐‘ค ) +o ๐‘ง ) )
11 infxpenc2.j โŠข ๐ฝ = ( ( ( ฯ‰ CNF ( 2o ยทo ๐‘Š ) ) โˆ˜ ๐ฟ ) โˆ˜ โ—ก ( ฯ‰ CNF ( ๐‘Š ยทo 2o ) ) )
12 infxpenc2.z โŠข ๐‘ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) , ๐‘ฆ โˆˆ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) โ†ฆ ( ( ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฆ ) )
13 infxpenc2.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ , ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ โ†ฆ โŸจ ( ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) , ( ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐‘ฆ ) โŸฉ )
14 infxpenc2.g โŠข ๐บ = ( โ—ก ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) โˆ˜ ( ( ( ๐ป โˆ˜ ๐ฝ ) โˆ˜ ๐‘ ) โˆ˜ ๐‘‡ ) )
15 1 mptexd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โˆˆ V )
16 1 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ On )
17 simprl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐ด )
18 onelon โŠข ( ( ๐ด โˆˆ On โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘ โˆˆ On )
19 16 17 18 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ On )
20 simprr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ฯ‰ โŠ† ๐‘ )
21 1 2 3 infxpenc2lem1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘Š โˆˆ ( On โˆ– 1o ) โˆง ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) : ๐‘ โ€“1-1-ontoโ†’ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) ) )
22 21 simpld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ ( On โˆ– 1o ) )
23 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐น : ( ฯ‰ โ†‘o 2o ) โ€“1-1-ontoโ†’ ฯ‰ )
24 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ โˆ… ) = โˆ… )
25 21 simprd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘› โ€˜ ๐‘ ) : ๐‘ โ€“1-1-ontoโ†’ ( ฯ‰ โ†‘o ๐‘Š ) )
26 19 20 22 23 24 25 6 7 8 9 10 11 12 13 14 infxpenc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ )
27 f1of โŠข ( ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ โ†’ ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โŸถ ๐‘ )
28 26 27 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โŸถ ๐‘ )
29 vex โŠข ๐‘ โˆˆ V
30 29 29 xpex โŠข ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โˆˆ V
31 fex โŠข ( ( ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โŸถ ๐‘ โˆง ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โˆˆ V ) โ†’ ๐บ โˆˆ V )
32 28 30 31 sylancl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ V )
33 eqid โŠข ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ )
34 33 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ๐บ โˆˆ V ) โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) = ๐บ )
35 17 32 34 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) = ๐บ )
36 35 f1oeq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ โ†” ๐บ : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )
37 26 36 mpbird โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โˆง ฯ‰ โŠ† ๐‘ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ )
38 37 expr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )
39 38 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )
40 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘ ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ )
41 40 nfeq2 โŠข โ„ฒ ๐‘ ๐‘” = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ )
42 fveq1 โŠข ( ๐‘” = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) = ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) )
43 42 f1oeq1d โŠข ( ๐‘” = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ†’ ( ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ โ†” ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )
44 43 imbi2d โŠข ( ๐‘” = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ†’ ( ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) โ†” ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) ) )
45 41 44 ralbid โŠข ( ๐‘” = ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) โ†” โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ โˆˆ ๐ด โ†ฆ ๐บ ) โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) ) )
46 15 39 45 spcedv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘” โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐ด ( ฯ‰ โŠ† ๐‘ โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ ) : ( ๐‘ ร— ๐‘ ) โ€“1-1-ontoโ†’ ๐‘ ) )