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Theorem infxpenc2 7895
Description: Existence form of infxpenc 7891. A "uniform" or "canonical" version of infxpen 7888, asserting the existence of a single function  g that simultaneously demonstrates product idempotence of all ordinals below a given bound. (Contributed by Mario Carneiro, 30-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
infxpenc2  |-  ( A  e.  On  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b ) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) )
Distinct variable group:    g, b, A

Proof of Theorem infxpenc2
Dummy variables  f  n  w  x  y 
z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cnfcom3c 7655 . 2  |-  ( A  e.  On  ->  E. n A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) ) )
2 df-2o 6717 . . . . . . . 8  |-  2o  =  suc  1o
32oveq2i 6084 . . . . . . 7  |-  ( om 
^o  2o )  =  ( om  ^o  suc  1o )
4 omelon 7593 . . . . . . . 8  |-  om  e.  On
5 1on 6723 . . . . . . . 8  |-  1o  e.  On
6 oesuc 6763 . . . . . . . 8  |-  ( ( om  e.  On  /\  1o  e.  On )  -> 
( om  ^o  suc  1o )  =  ( ( om  ^o  1o )  .o  om ) )
74, 5, 6mp2an 654 . . . . . . 7  |-  ( om 
^o  suc  1o )  =  ( ( om 
^o  1o )  .o 
om )
8 oe1 6779 . . . . . . . . 9  |-  ( om  e.  On  ->  ( om  ^o  1o )  =  om )
94, 8ax-mp 8 . . . . . . . 8  |-  ( om 
^o  1o )  =  om
109oveq1i 6083 . . . . . . 7  |-  ( ( om  ^o  1o )  .o  om )  =  ( om  .o  om )
113, 7, 103eqtri 2459 . . . . . 6  |-  ( om 
^o  2o )  =  ( om  .o  om )
12 omxpen 7202 . . . . . . 7  |-  ( ( om  e.  On  /\  om  e.  On )  -> 
( om  .o  om )  ~~  ( om  X.  om ) )
134, 4, 12mp2an 654 . . . . . 6  |-  ( om 
.o  om )  ~~  ( om  X.  om )
1411, 13eqbrtri 4223 . . . . 5  |-  ( om 
^o  2o )  ~~  ( om  X.  om )
15 xpomen 7889 . . . . 5  |-  ( om 
X.  om )  ~~  om
1614, 15entri 7153 . . . 4  |-  ( om 
^o  2o )  ~~  om
1716a1i 11 . . 3  |-  ( A  e.  On  ->  ( om  ^o  2o )  ~~  om )
18 bren 7109 . . 3  |-  ( ( om  ^o  2o ) 
~~  om  <->  E. f  f : ( om  ^o  2o )
-1-1-onto-> om )
1917, 18sylib 189 . 2  |-  ( A  e.  On  ->  E. f 
f : ( om 
^o  2o ) -1-1-onto-> om )
20 eeanv 1937 . . 3  |-  ( E. n E. f ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om )  <->  ( E. n A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  E. f  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )
21 simpl 444 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  ->  A  e.  On )
22 simprl 733 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  ->  A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) ) )
23 sseq2 3362 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  b  ->  ( om  C_  x  <->  om  C_  b
) )
24 oveq2 6081 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  =  w  ->  ( om  ^o  y )  =  ( om  ^o  w
) )
25 f1oeq3 5659 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( om  ^o  y )  =  ( om  ^o  w )  ->  (
( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  y )  <->  ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
2624, 25syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  w  ->  (
( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  y )  <->  ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
2726cbvrexv 2925 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
)  <->  E. w  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  w ) )
28 fveq2 5720 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  b  ->  (
n `  x )  =  ( n `  b ) )
29 f1oeq1 5657 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n `  x )  =  ( n `  b )  ->  (
( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  w )  <->  ( n `  b ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
3028, 29syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  b  ->  (
( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  w )  <->  ( n `  b ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
31 f1oeq2 5658 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  b  ->  (
( n `  b
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  w )  <->  ( n `  b ) : b -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
3230, 31bitrd 245 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  b  ->  (
( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  w )  <->  ( n `  b ) : b -1-1-onto-> ( om  ^o  w ) ) )
3332rexbidv 2718 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  b  ->  ( E. w  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  w
)  <->  E. w  e.  ( On  \  1o ) ( n `  b
) : b -1-1-onto-> ( om 
^o  w ) ) )
3427, 33syl5bb 249 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  b  ->  ( E. y  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
)  <->  E. w  e.  ( On  \  1o ) ( n `  b
) : b -1-1-onto-> ( om 
^o  w ) ) )
3523, 34imbi12d 312 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  b  ->  (
( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  y ) )  <-> 
( om  C_  b  ->  E. w  e.  ( On  \  1o ) ( n `  b
) : b -1-1-onto-> ( om 
^o  w ) ) ) )
3635cbvralv 2924 . . . . . . 7  |-  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y ) )  <->  A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  E. w  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  b ) : b -1-1-onto-> ( om  ^o  w
) ) )
3722, 36sylib 189 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  ->  A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  E. w  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  b ) : b -1-1-onto-> ( om  ^o  w
) ) )
38 oveq2 6081 . . . . . . . . 9  |-  ( b  =  z  ->  ( om  ^o  b )  =  ( om  ^o  z
) )
3938cbvmptv 4292 . . . . . . . 8  |-  ( b  e.  ( On  \  1o )  |->  ( om 
^o  b ) )  =  ( z  e.  ( On  \  1o )  |->  ( om  ^o  z ) )
4039cnveqi 5039 . . . . . . 7  |-  `' ( b  e.  ( On 
\  1o )  |->  ( om  ^o  b ) )  =  `' ( z  e.  ( On 
\  1o )  |->  ( om  ^o  z ) )
4140fveq1i 5721 . . . . . 6  |-  ( `' ( b  e.  ( On  \  1o ) 
|->  ( om  ^o  b
) ) `  ran  ( n `  b
) )  =  ( `' ( z  e.  ( On  \  1o )  |->  ( om  ^o  z ) ) `  ran  ( n `  b
) )
42 2on 6724 . . . . . . . . . 10  |-  2o  e.  On
43 peano1 4856 . . . . . . . . . . 11  |-  (/)  e.  om
44 oen0 6821 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( om  e.  On  /\  2o  e.  On )  /\  (/)  e.  om )  -> 
(/)  e.  ( om  ^o  2o ) )
4543, 44mpan2 653 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( om  e.  On  /\  2o  e.  On )  ->  (/) 
e.  ( om  ^o  2o ) )
464, 42, 45mp2an 654 . . . . . . . . 9  |-  (/)  e.  ( om  ^o  2o )
47 eqid 2435 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <. (/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) )  =  ( f  o.  (
(  _I  |`  (
( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <.
(/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) )
4847fveqf1o 6021 . . . . . . . . 9  |-  ( ( f : ( om 
^o  2o ) -1-1-onto-> om  /\  (/) 
e.  ( om  ^o  2o )  /\  (/)  e.  om )  ->  ( ( f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <. (/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) : ( om  ^o  2o )
-1-1-onto-> om  /\  ( ( f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <. (/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) `  (/) )  =  (/) ) )
4946, 43, 48mp3an23 1271 . . . . . . . 8  |-  ( f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om  ->  ( (
f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <.
(/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) : ( om  ^o  2o )
-1-1-onto-> om  /\  ( ( f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <. (/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) `  (/) )  =  (/) ) )
5049ad2antll 710 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  -> 
( ( f  o.  ( (  _I  |`  (
( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <.
(/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) : ( om  ^o  2o )
-1-1-onto-> om  /\  ( ( f  o.  ( (  _I  |`  ( ( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <. (/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) `  (/) )  =  (/) ) )
5150simpld 446 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  -> 
( f  o.  (
(  _I  |`  (
( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <.
(/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) : ( om  ^o  2o )
-1-1-onto-> om )
5250simprd 450 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  -> 
( ( f  o.  ( (  _I  |`  (
( om  ^o  2o )  \  { (/) ,  ( `' f `  (/) ) } ) )  u.  { <.
(/) ,  ( `' f `  (/) ) >. ,  <. ( `' f `
 (/) ) ,  (/) >. } ) ) `  (/) )  =  (/) )
5321, 37, 41, 51, 52infxpenc2lem3 7894 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  On  /\  ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om ) )  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b
) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) )
5453ex 424 . . . 4  |-  ( A  e.  On  ->  (
( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x
) : x -1-1-onto-> ( om 
^o  y ) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om )  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b ) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) ) )
5554exlimdvv 1647 . . 3  |-  ( A  e.  On  ->  ( E. n E. f ( A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On 
\  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y
) )  /\  f : ( om  ^o  2o ) -1-1-onto-> om )  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b ) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) ) )
5620, 55syl5bir 210 . 2  |-  ( A  e.  On  ->  (
( E. n A. x  e.  A  ( om  C_  x  ->  E. y  e.  ( On  \  1o ) ( n `  x ) : x -1-1-onto-> ( om  ^o  y ) )  /\  E. f 
f : ( om 
^o  2o ) -1-1-onto-> om )  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b ) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) ) )
571, 19, 56mp2and 661 1  |-  ( A  e.  On  ->  E. g A. b  e.  A  ( om  C_  b  ->  ( g `  b ) : ( b  X.  b ) -1-1-onto-> b ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359   E.wex 1550    = wceq 1652    e. wcel 1725   A.wral 2697   E.wrex 2698    \ cdif 3309    u. cun 3310    C_ wss 3312   (/)c0 3620   {cpr 3807   <.cop 3809   class class class wbr 4204    e. cmpt 4258    _I cid 4485   Oncon0 4573   suc csuc 4575   omcom 4837    X. cxp 4868   `'ccnv 4869   ran crn 4871    |` cres 4872    o. ccom 4874   -1-1-onto->wf1o 5445   ` cfv 5446  (class class class)co 6073   1oc1o 6709   2oc2o 6710    .o comu 6714    ^o coe 6715    ~~ cen 7098
This theorem is referenced by:  pwfseq  8531
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-inf2 7588
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-se 4534  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4838  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-f1 5451  df-fo 5452  df-f1o 5453  df-fv 5454  df-isom 5455  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-1st 6341  df-2nd 6342  df-riota 6541  df-recs 6625  df-rdg 6660  df-seqom 6697  df-1o 6716  df-2o 6717  df-oadd 6720  df-omul 6721  df-oexp 6722  df-er 6897  df-map 7012  df-en 7102  df-dom 7103  df-sdom 7104  df-fin 7105  df-oi 7471  df-cnf 7609  df-card 7818
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