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Description: The Axiom of Dependent Choice implies Infinity, the way we have stated it. Thus, we haveInf+AC impliesDC andDC impliesInf, but AC does not implyInf. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Jan-2013)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Assertion | dcomex | ⊢ ω ∈ V |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | 1n0 | ⊢ 1o ≠ ∅ | |
| 2 | df-br | ⊢ ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ↔ 〈 ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) , ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) 〉 ∈ { 〈 1o , 1o 〉 } ) | |
| 3 | elsni | ⊢ ( 〈 ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) , ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) 〉 ∈ { 〈 1o , 1o 〉 } → 〈 ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) , ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) 〉 = 〈 1o , 1o 〉 ) | |
| 4 | fvex | ⊢ ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) ∈ V | |
| 5 | fvex | ⊢ ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ∈ V | |
| 6 | 4 5 | opth1 | ⊢ ( 〈 ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) , ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) 〉 = 〈 1o , 1o 〉 → ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) = 1o ) |
| 7 | 3 6 | syl | ⊢ ( 〈 ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) , ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) 〉 ∈ { 〈 1o , 1o 〉 } → ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) = 1o ) |
| 8 | 2 7 | sylbi | ⊢ ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) = 1o ) |
| 9 | tz6.12i | ⊢ ( 1o ≠ ∅ → ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) = 1o → 𝑛 𝑓 1o ) ) | |
| 10 | 1 8 9 | mpsyl | ⊢ ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → 𝑛 𝑓 1o ) |
| 11 | vex | ⊢ 𝑛 ∈ V | |
| 12 | 1oex | ⊢ 1o ∈ V | |
| 13 | 11 12 | breldm | ⊢ ( 𝑛 𝑓 1o → 𝑛 ∈ dom 𝑓 ) |
| 14 | 10 13 | syl | ⊢ ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → 𝑛 ∈ dom 𝑓 ) |
| 15 | 14 | ralimi | ⊢ ( ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → ∀ 𝑛 ∈ ω 𝑛 ∈ dom 𝑓 ) |
| 16 | dfss3 | ⊢ ( ω ⊆ dom 𝑓 ↔ ∀ 𝑛 ∈ ω 𝑛 ∈ dom 𝑓 ) | |
| 17 | 15 16 | sylibr | ⊢ ( ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → ω ⊆ dom 𝑓 ) |
| 18 | vex | ⊢ 𝑓 ∈ V | |
| 19 | 18 | dmex | ⊢ dom 𝑓 ∈ V |
| 20 | 19 | ssex | ⊢ ( ω ⊆ dom 𝑓 → ω ∈ V ) |
| 21 | 17 20 | syl | ⊢ ( ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) → ω ∈ V ) |
| 22 | snex | ⊢ { 〈 1o , 1o 〉 } ∈ V | |
| 23 | 12 12 | fvsn | ⊢ ( { 〈 1o , 1o 〉 } ‘ 1o ) = 1o |
| 24 | 12 12 | funsn | ⊢ Fun { 〈 1o , 1o 〉 } |
| 25 | 12 | snid | ⊢ 1o ∈ { 1o } |
| 26 | 12 | dmsnop | ⊢ dom { 〈 1o , 1o 〉 } = { 1o } |
| 27 | 25 26 | eleqtrri | ⊢ 1o ∈ dom { 〈 1o , 1o 〉 } |
| 28 | funbrfvb | ⊢ ( ( Fun { 〈 1o , 1o 〉 } ∧ 1o ∈ dom { 〈 1o , 1o 〉 } ) → ( ( { 〈 1o , 1o 〉 } ‘ 1o ) = 1o ↔ 1o { 〈 1o , 1o 〉 } 1o ) ) | |
| 29 | 24 27 28 | mp2an | ⊢ ( ( { 〈 1o , 1o 〉 } ‘ 1o ) = 1o ↔ 1o { 〈 1o , 1o 〉 } 1o ) |
| 30 | 23 29 | mpbi | ⊢ 1o { 〈 1o , 1o 〉 } 1o |
| 31 | breq12 | ⊢ ( ( 𝑠 = 1o ∧ 𝑡 = 1o ) → ( 𝑠 { 〈 1o , 1o 〉 } 𝑡 ↔ 1o { 〈 1o , 1o 〉 } 1o ) ) | |
| 32 | 12 12 31 | spc2ev | ⊢ ( 1o { 〈 1o , 1o 〉 } 1o → ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 { 〈 1o , 1o 〉 } 𝑡 ) |
| 33 | 30 32 | ax-mp | ⊢ ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 { 〈 1o , 1o 〉 } 𝑡 |
| 34 | breq | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( 𝑠 𝑥 𝑡 ↔ 𝑠 { 〈 1o , 1o 〉 } 𝑡 ) ) | |
| 35 | 34 | 2exbidv | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ↔ ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 { 〈 1o , 1o 〉 } 𝑡 ) ) |
| 36 | 33 35 | mpbiri | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ) |
| 37 | ssid | ⊢ { 1o } ⊆ { 1o } | |
| 38 | 12 | rnsnop | ⊢ ran { 〈 1o , 1o 〉 } = { 1o } |
| 39 | 37 38 26 | 3sstr4i | ⊢ ran { 〈 1o , 1o 〉 } ⊆ dom { 〈 1o , 1o 〉 } |
| 40 | rneq | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ran 𝑥 = ran { 〈 1o , 1o 〉 } ) | |
| 41 | dmeq | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → dom 𝑥 = dom { 〈 1o , 1o 〉 } ) | |
| 42 | 40 41 | sseq12d | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ↔ ran { 〈 1o , 1o 〉 } ⊆ dom { 〈 1o , 1o 〉 } ) ) |
| 43 | 39 42 | mpbiri | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) |
| 44 | pm5.5 | ⊢ ( ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ∧ ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) → ( ( ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ∧ ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) → ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ↔ ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) | |
| 45 | 36 43 44 | syl2anc | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ( ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ∧ ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) → ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ↔ ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) |
| 46 | breq | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ↔ ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) | |
| 47 | 46 | ralbidv | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ↔ ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) |
| 48 | 47 | exbidv | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ↔ ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) |
| 49 | 45 48 | bitrd | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 1o , 1o 〉 } → ( ( ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ∧ ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) → ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ↔ ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) ) |
| 50 | ax-dc | ⊢ ( ( ∃ 𝑠 ∃ 𝑡 𝑠 𝑥 𝑡 ∧ ran 𝑥 ⊆ dom 𝑥 ) → ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) 𝑥 ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) ) | |
| 51 | 22 49 50 | vtocl | ⊢ ∃ 𝑓 ∀ 𝑛 ∈ ω ( 𝑓 ‘ 𝑛 ) { 〈 1o , 1o 〉 } ( 𝑓 ‘ suc 𝑛 ) |
| 52 | 21 51 | exlimiiv | ⊢ ω ∈ V |