MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  canthp1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem canthp1 9476
Description: A slightly stronger form of Cantor's theorem: For 1 < 𝑛, 𝑛 + 1 < 2↑𝑛. Corollary 1.6 of [KanamoriPincus] p. 417. (Contributed by Mario Carneiro, 18-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
canthp1 (1𝑜𝐴 → (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≺ 𝒫 𝐴)

Proof of Theorem canthp1
Dummy variables 𝑓 𝑎 𝑔 𝑟 𝑠 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 1sdom2 8159 . . . 4 1𝑜 ≺ 2𝑜
2 sdomdom 7983 . . . 4 (1𝑜 ≺ 2𝑜 → 1𝑜 ≼ 2𝑜)
3 cdadom2 9009 . . . 4 (1𝑜 ≼ 2𝑜 → (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ (𝐴 +𝑐 2𝑜))
41, 2, 3mp2b 10 . . 3 (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ (𝐴 +𝑐 2𝑜)
5 canthp1lem1 9474 . . 3 (1𝑜𝐴 → (𝐴 +𝑐 2𝑜) ≼ 𝒫 𝐴)
6 domtr 8009 . . 3 (((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ (𝐴 +𝑐 2𝑜) ∧ (𝐴 +𝑐 2𝑜) ≼ 𝒫 𝐴) → (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ 𝒫 𝐴)
74, 5, 6sylancr 695 . 2 (1𝑜𝐴 → (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ 𝒫 𝐴)
8 fal 1490 . . 3 ¬ ⊥
9 ensym 8005 . . . . 5 ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≈ 𝒫 𝐴 → 𝒫 𝐴 ≈ (𝐴 +𝑐 1𝑜))
10 bren 7964 . . . . 5 (𝒫 𝐴 ≈ (𝐴 +𝑐 1𝑜) ↔ ∃𝑓 𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜))
119, 10sylib 208 . . . 4 ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≈ 𝒫 𝐴 → ∃𝑓 𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜))
12 f1of 6137 . . . . . . . . . 10 (𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜) → 𝑓:𝒫 𝐴⟶(𝐴 +𝑐 1𝑜))
13 relsdom 7962 . . . . . . . . . . . 12 Rel ≺
1413brrelex2i 5159 . . . . . . . . . . 11 (1𝑜𝐴𝐴 ∈ V)
15 pwidg 4173 . . . . . . . . . . 11 (𝐴 ∈ V → 𝐴 ∈ 𝒫 𝐴)
1614, 15syl 17 . . . . . . . . . 10 (1𝑜𝐴𝐴 ∈ 𝒫 𝐴)
17 ffvelrn 6357 . . . . . . . . . 10 ((𝑓:𝒫 𝐴⟶(𝐴 +𝑐 1𝑜) ∧ 𝐴 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝑓𝐴) ∈ (𝐴 +𝑐 1𝑜))
1812, 16, 17syl2anr 495 . . . . . . . . 9 ((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) → (𝑓𝐴) ∈ (𝐴 +𝑐 1𝑜))
19 cda1dif 8998 . . . . . . . . 9 ((𝑓𝐴) ∈ (𝐴 +𝑐 1𝑜) → ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)}) ≈ 𝐴)
2018, 19syl 17 . . . . . . . 8 ((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) → ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)}) ≈ 𝐴)
21 bren 7964 . . . . . . . 8 (((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)}) ≈ 𝐴 ↔ ∃𝑔 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴)
2220, 21sylib 208 . . . . . . 7 ((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) → ∃𝑔 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴)
23 simpll 790 . . . . . . . . 9 (((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) ∧ 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴) → 1𝑜𝐴)
24 simplr 792 . . . . . . . . 9 (((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) ∧ 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴) → 𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜))
25 simpr 477 . . . . . . . . 9 (((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) ∧ 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴) → 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴)
26 eqeq1 2626 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = 𝑥 → (𝑤 = 𝐴𝑥 = 𝐴))
27 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = 𝑥𝑤 = 𝑥)
2826, 27ifbieq2d 4111 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = 𝑥 → if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤) = if(𝑥 = 𝐴, ∅, 𝑥))
2928cbvmptv 4750 . . . . . . . . . 10 (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)) = (𝑥 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑥 = 𝐴, ∅, 𝑥))
3029coeq2i 5282 . . . . . . . . 9 ((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤))) = ((𝑔𝑓) ∘ (𝑥 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑥 = 𝐴, ∅, 𝑥)))
31 eqid 2622 . . . . . . . . . 10 {⟨𝑎, 𝑠⟩ ∣ ((𝑎𝐴𝑠 ⊆ (𝑎 × 𝑎)) ∧ (𝑠 We 𝑎 ∧ ∀𝑧𝑎 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑠 “ {𝑧})) = 𝑧))} = {⟨𝑎, 𝑠⟩ ∣ ((𝑎𝐴𝑠 ⊆ (𝑎 × 𝑎)) ∧ (𝑠 We 𝑎 ∧ ∀𝑧𝑎 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑠 “ {𝑧})) = 𝑧))}
3231fpwwecbv 9466 . . . . . . . . 9 {⟨𝑎, 𝑠⟩ ∣ ((𝑎𝐴𝑠 ⊆ (𝑎 × 𝑎)) ∧ (𝑠 We 𝑎 ∧ ∀𝑧𝑎 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑠 “ {𝑧})) = 𝑧))} = {⟨𝑥, 𝑟⟩ ∣ ((𝑥𝐴𝑟 ⊆ (𝑥 × 𝑥)) ∧ (𝑟 We 𝑥 ∧ ∀𝑦𝑥 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑟 “ {𝑦})) = 𝑦))}
33 eqid 2622 . . . . . . . . 9 dom {⟨𝑎, 𝑠⟩ ∣ ((𝑎𝐴𝑠 ⊆ (𝑎 × 𝑎)) ∧ (𝑠 We 𝑎 ∧ ∀𝑧𝑎 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑠 “ {𝑧})) = 𝑧))} = dom {⟨𝑎, 𝑠⟩ ∣ ((𝑎𝐴𝑠 ⊆ (𝑎 × 𝑎)) ∧ (𝑠 We 𝑎 ∧ ∀𝑧𝑎 (((𝑔𝑓) ∘ (𝑤 ∈ 𝒫 𝐴 ↦ if(𝑤 = 𝐴, ∅, 𝑤)))‘(𝑠 “ {𝑧})) = 𝑧))}
3423, 24, 25, 30, 32, 33canthp1lem2 9475 . . . . . . . 8 ¬ ((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) ∧ 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴)
3534pm2.21i 116 . . . . . . 7 (((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) ∧ 𝑔:((𝐴 +𝑐 1𝑜) ∖ {(𝑓𝐴)})–1-1-onto𝐴) → ⊥)
3622, 35exlimddv 1863 . . . . . 6 ((1𝑜𝐴𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜)) → ⊥)
3736ex 450 . . . . 5 (1𝑜𝐴 → (𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜) → ⊥))
3837exlimdv 1861 . . . 4 (1𝑜𝐴 → (∃𝑓 𝑓:𝒫 𝐴1-1-onto→(𝐴 +𝑐 1𝑜) → ⊥))
3911, 38syl5 34 . . 3 (1𝑜𝐴 → ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≈ 𝒫 𝐴 → ⊥))
408, 39mtoi 190 . 2 (1𝑜𝐴 → ¬ (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≈ 𝒫 𝐴)
41 brsdom 7978 . 2 ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≺ 𝒫 𝐴 ↔ ((𝐴 +𝑐 1𝑜) ≼ 𝒫 𝐴 ∧ ¬ (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≈ 𝒫 𝐴))
427, 40, 41sylanbrc 698 1 (1𝑜𝐴 → (𝐴 +𝑐 1𝑜) ≺ 𝒫 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384   = wceq 1483  wfal 1488  wex 1704  wcel 1990  wral 2912  Vcvv 3200  cdif 3571  wss 3574  c0 3915  ifcif 4086  𝒫 cpw 4158  {csn 4177   cuni 4436   class class class wbr 4653  {copab 4712  cmpt 4729   We wwe 5072   × cxp 5112  ccnv 5113  dom cdm 5114  cima 5117  ccom 5118  wf 5884  1-1-ontowf1o 5887  cfv 5888  (class class class)co 6650  1𝑜c1o 7553  2𝑜c2o 7554  cen 7952  cdom 7953  csdm 7954   +𝑐 ccda 8989
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-oi 8415  df-card 8765  df-cda 8990
This theorem is referenced by:  finngch  9477  gchcda1  9478
  Copyright terms: Public domain W3C validator