MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  iundisj Unicode version

Theorem iundisj 18921
Description: Rewrite a countable union as a disjoint union. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Mar-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
iundisj.1  |-  ( n  =  k  ->  A  =  B )
Assertion
Ref Expression
iundisj  |-  U_ n  e.  NN  A  =  U_ n  e.  NN  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )
Distinct variable groups:    k, n    A, k    B, n
Allowed substitution hints:    A( n)    B( k)

Proof of Theorem iundisj
Dummy variables  x  m are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3271 . . . . . . . . . 10  |-  { n  e.  NN  |  x  e.  A }  C_  NN
2 nnuz 10279 . . . . . . . . . 10  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
31, 2sseqtri 3223 . . . . . . . . 9  |-  { n  e.  NN  |  x  e.  A }  C_  ( ZZ>=
`  1 )
4 rabn0 3487 . . . . . . . . . 10  |-  ( { n  e.  NN  |  x  e.  A }  =/=  (/)  <->  E. n  e.  NN  x  e.  A )
54biimpri 197 . . . . . . . . 9  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  { n  e.  NN  |  x  e.  A }  =/=  (/) )
6 infmssuzcl 10317 . . . . . . . . 9  |-  ( ( { n  e.  NN  |  x  e.  A }  C_  ( ZZ>= `  1
)  /\  { n  e.  NN  |  x  e.  A }  =/=  (/) )  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e. 
{ n  e.  NN  |  x  e.  A } )
73, 5, 6sylancr 644 . . . . . . . 8  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  {
n  e.  NN  |  x  e.  A }
)
8 nfrab1 2733 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ n { n  e.  NN  |  x  e.  A }
9 nfcv 2432 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ n RR
10 nfcv 2432 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ n `'  <
118, 9, 10nfsup 7218 . . . . . . . . 9  |-  F/_ n sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )
12 nfcv 2432 . . . . . . . . 9  |-  F/_ n NN
1311nfcsb1 3125 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ n [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A
1413nfel2 2444 . . . . . . . . 9  |-  F/ n  x  e.  [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A
15 csbeq1a 3102 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  A  =  [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A )
1615eleq2d 2363 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  ( x  e.  A  <->  x  e.  [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A ) )
1711, 12, 14, 16elrabf 2935 . . . . . . . 8  |-  ( sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e. 
{ n  e.  NN  |  x  e.  A } 
<->  ( sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  NN  /\  x  e.  [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A
) )
187, 17sylib 188 . . . . . . 7  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  ( sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  NN  /\  x  e. 
[_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A ) )
1918simpld 445 . . . . . 6  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  NN )
2018simprd 449 . . . . . . 7  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  x  e. 
[_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A )
2119nnred 9777 . . . . . . . . 9  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  RR )
2221ltnrd 8969 . . . . . . . 8  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  -.  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )
23 eliun 3925 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B  <->  E. k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) x  e.  B )
2421ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  RR )
25 elfzouz 10895 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )  -> 
k  e.  ( ZZ>= ` 
1 ) )
2625, 2syl6eleqr 2387 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )  -> 
k  e.  NN )
2726ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  k  e.  NN )
2827nnred 9777 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  k  e.  RR )
29 simpr 447 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  x  e.  B )
30 iundisj.1 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  =  k  ->  A  =  B )
3130eleq2d 2363 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( n  =  k  ->  (
x  e.  A  <->  x  e.  B ) )
3231elrab 2936 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  { n  e.  NN  |  x  e.  A }  <->  ( k  e.  NN  /\  x  e.  B ) )
3327, 29, 32sylanbrc 645 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  k  e.  { n  e.  NN  |  x  e.  A } )
34 infmssuzle 10316 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( { n  e.  NN  |  x  e.  A }  C_  ( ZZ>= `  1
)  /\  k  e.  { n  e.  NN  |  x  e.  A }
)  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <_  k
)
353, 33, 34sylancr 644 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <_  k
)
36 elfzolt2 10899 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )  -> 
k  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )
3736ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  k  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )
3824, 28, 24, 35, 37lelttrd 8990 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  (
1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  /\  x  e.  B )  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) )
3938ex 423 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( E. n  e.  NN  x  e.  A  /\  k  e.  ( 1..^
sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )  ->  ( x  e.  B  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )
4039rexlimdva 2680 . . . . . . . . 9  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  ( E. k  e.  ( 1..^
sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) x  e.  B  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )
4123, 40syl5bi 208 . . . . . . . 8  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  ( x  e.  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B  ->  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  <  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )
4222, 41mtod 168 . . . . . . 7  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  -.  x  e.  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B )
43 eldif 3175 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B )  <->  ( x  e. 
[_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  /\  -.  x  e.  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B ) )
4420, 42, 43sylanbrc 645 . . . . . 6  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  x  e.  ( [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B ) )
45 csbeq1 3097 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  [_ m  /  n ]_ A  =  [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A )
46 oveq2 5882 . . . . . . . . . 10  |-  ( m  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  ( 1..^ m )  =  ( 1..^
sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) )
4746iuneq1d 3944 . . . . . . . . 9  |-  ( m  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B  =  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B )
4845, 47difeq12d 3308 . . . . . . . 8  |-  ( m  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  ( [_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  (
1..^ m ) B )  =  ( [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^
sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B ) )
4948eleq2d 2363 . . . . . . 7  |-  ( m  =  sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  ->  ( x  e.  ( [_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B )  <-> 
x  e.  ( [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^
sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B ) ) )
5049rspcev 2897 . . . . . 6  |-  ( ( sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  e.  NN  /\  x  e.  ( [_ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  )  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ sup ( { n  e.  NN  |  x  e.  A } ,  RR ,  `'  <  ) ) B ) )  ->  E. m  e.  NN  x  e.  (
[_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B ) )
5119, 44, 50syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  E. m  e.  NN  x  e.  (
[_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B ) )
52 nfv 1609 . . . . . 6  |-  F/ m  x  e.  ( A  \ 
U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )
53 nfcsb1v 3126 . . . . . . . 8  |-  F/_ n [_ m  /  n ]_ A
54 nfcv 2432 . . . . . . . 8  |-  F/_ n U_ k  e.  (
1..^ m ) B
5553, 54nfdif 3310 . . . . . . 7  |-  F/_ n
( [_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B )
5655nfel2 2444 . . . . . 6  |-  F/ n  x  e.  ( [_ m  /  n ]_ A  \ 
U_ k  e.  ( 1..^ m ) B )
57 csbeq1a 3102 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  m  ->  A  =  [_ m  /  n ]_ A )
58 oveq2 5882 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  m  ->  (
1..^ n )  =  ( 1..^ m ) )
5958iuneq1d 3944 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  m  ->  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B  =  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B )
6057, 59difeq12d 3308 . . . . . . 7  |-  ( n  =  m  ->  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )  =  (
[_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B ) )
6160eleq2d 2363 . . . . . 6  |-  ( n  =  m  ->  (
x  e.  ( A 
\  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )  <->  x  e.  ( [_ m  /  n ]_ A  \  U_ k  e.  ( 1..^ m ) B ) ) )
6252, 56, 61cbvrex 2774 . . . . 5  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )  <->  E. m  e.  NN  x  e.  ( [_ m  /  n ]_ A  \ 
U_ k  e.  ( 1..^ m ) B ) )
6351, 62sylibr 203 . . . 4  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  ->  E. n  e.  NN  x  e.  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B ) )
64 eldifi 3311 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( A  \  U_ k  e.  (
1..^ n ) B )  ->  x  e.  A )
6564reximi 2663 . . . 4  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )  ->  E. n  e.  NN  x  e.  A )
6663, 65impbii 180 . . 3  |-  ( E. n  e.  NN  x  e.  A  <->  E. n  e.  NN  x  e.  ( A  \ 
U_ k  e.  ( 1..^ n ) B ) )
67 eliun 3925 . . 3  |-  ( x  e.  U_ n  e.  NN  A  <->  E. n  e.  NN  x  e.  A
)
68 eliun 3925 . . 3  |-  ( x  e.  U_ n  e.  NN  ( A  \  U_ k  e.  (
1..^ n ) B )  <->  E. n  e.  NN  x  e.  ( A  \ 
U_ k  e.  ( 1..^ n ) B ) )
6966, 67, 683bitr4i 268 . 2  |-  ( x  e.  U_ n  e.  NN  A  <->  x  e.  U_ n  e.  NN  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B ) )
7069eqriv 2293 1  |-  U_ n  e.  NN  A  =  U_ n  e.  NN  ( A  \  U_ k  e.  ( 1..^ n ) B )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696    =/= wne 2459   E.wrex 2557   {crab 2560   [_csb 3094    \ cdif 3162    C_ wss 3165   (/)c0 3468   U_ciun 3921   class class class wbr 4039   `'ccnv 4704   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   supcsup 7209   RRcr 8752   1c1 8754    < clt 8883    <_ cle 8884   NNcn 9762   ZZ>=cuz 10246  ..^cfzo 10886
This theorem is referenced by:  iunmbl  18926  volsup  18929
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-er 6676  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-sup 7210  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-nn 9763  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-fz 10799  df-fzo 10887
  Copyright terms: Public domain W3C validator