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Theorem onnseq 7015
Description: There are no length  om decreasing sequences in the ordinals. See also noinfep 8076 for a stronger version assuming Regularity. (Contributed by Mario Carneiro, 19-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
onnseq  |-  ( ( F `  (/) )  e.  On  ->  E. x  e.  om  -.  ( F `
 suc  x )  e.  ( F `  x
) )
Distinct variable group:    x, F

Proof of Theorem onnseq
Dummy variables  w  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 epweon 6603 . . . . . 6  |-  _E  We  On
21a1i 11 . . . . 5  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  _E  We  On )
3 fveq2 5866 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  (/)  ->  ( F `
 y )  =  ( F `  (/) ) )
43eleq1d 2536 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  (/)  ->  ( ( F `  y )  e.  On  <->  ( F `  (/) )  e.  On ) )
5 fveq2 5866 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  z  ->  ( F `  y )  =  ( F `  z ) )
65eleq1d 2536 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  z  ->  (
( F `  y
)  e.  On  <->  ( F `  z )  e.  On ) )
7 fveq2 5866 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  suc  z  -> 
( F `  y
)  =  ( F `
 suc  z )
)
87eleq1d 2536 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  suc  z  -> 
( ( F `  y )  e.  On  <->  ( F `  suc  z
)  e.  On ) )
9 simpl 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  ( F `  (/) )  e.  On )
10 suceq 4943 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  z  ->  suc  x  =  suc  z )
1110fveq2d 5870 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  z  ->  ( F `  suc  x )  =  ( F `  suc  z ) )
12 fveq2 5866 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  z  ->  ( F `  x )  =  ( F `  z ) )
1311, 12eleq12d 2549 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  z  ->  (
( F `  suc  x )  e.  ( F `  x )  <-> 
( F `  suc  z )  e.  ( F `  z ) ) )
1413rspcv 3210 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  om  ->  ( A. x  e.  om  ( F `  suc  x
)  e.  ( F `
 x )  -> 
( F `  suc  z )  e.  ( F `  z ) ) )
15 onelon 4903 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( F `  z
)  e.  On  /\  ( F `  suc  z
)  e.  ( F `
 z ) )  ->  ( F `  suc  z )  e.  On )
1615expcom 435 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( F `  suc  z
)  e.  ( F `
 z )  -> 
( ( F `  z )  e.  On  ->  ( F `  suc  z )  e.  On ) )
1714, 16syl6 33 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  om  ->  ( A. x  e.  om  ( F `  suc  x
)  e.  ( F `
 x )  -> 
( ( F `  z )  e.  On  ->  ( F `  suc  z )  e.  On ) ) )
1817adantld 467 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  e.  om  ->  (
( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  -> 
( ( F `  z )  e.  On  ->  ( F `  suc  z )  e.  On ) ) )
194, 6, 8, 9, 18finds2 6712 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  om  ->  (
( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  -> 
( F `  y
)  e.  On ) )
2019com12 31 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  ( y  e.  om  ->  ( F `  y )  e.  On ) )
2120ralrimiv 2876 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  A. y  e.  om  ( F `  y )  e.  On )
22 eqid 2467 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) )
2322fmpt 6042 . . . . . . 7  |-  ( A. y  e.  om  ( F `  y )  e.  On  <->  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) ) : om --> On )
2421, 23sylib 196 . . . . . 6  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) : om --> On )
25 frn 5737 . . . . . 6  |-  ( ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) : om --> On  ->  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  C_  On )
2624, 25syl 16 . . . . 5  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) ) 
C_  On )
27 peano1 6703 . . . . . . . 8  |-  (/)  e.  om
28 fdm 5735 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) : om --> On  ->  dom  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  =  om )
2924, 28syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  dom  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =  om )
3027, 29syl5eleqr 2562 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  (/)  e.  dom  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) )
31 ne0i 3791 . . . . . . 7  |-  ( (/)  e.  dom  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) )  ->  dom  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  =/=  (/) )
3230, 31syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  dom  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =/=  (/) )
33 dm0rn0 5219 . . . . . . 7  |-  ( dom  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  =  (/)  <->  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =  (/) )
3433necon3bii 2735 . . . . . 6  |-  ( dom  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  =/=  (/)  <->  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =/=  (/) )
3532, 34sylib 196 . . . . 5  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =/=  (/) )
36 wefrc 4873 . . . . 5  |-  ( (  _E  We  On  /\  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  C_  On  /\  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  =/=  (/) )  ->  E. z  e.  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  z )  =  (/) )
372, 26, 35, 36syl3anc 1228 . . . 4  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  E. z  e.  ran  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) ) ( ran  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) )  i^i  z )  =  (/) )
38 fvex 5876 . . . . . 6  |-  ( F `
 w )  e. 
_V
3938rgenw 2825 . . . . 5  |-  A. w  e.  om  ( F `  w )  e.  _V
40 fveq2 5866 . . . . . . 7  |-  ( y  =  w  ->  ( F `  y )  =  ( F `  w ) )
4140cbvmptv 4538 . . . . . 6  |-  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  =  ( w  e. 
om  |->  ( F `  w ) )
42 ineq2 3694 . . . . . . 7  |-  ( z  =  ( F `  w )  ->  ( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  z )  =  ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) ) )
4342eqeq1d 2469 . . . . . 6  |-  ( z  =  ( F `  w )  ->  (
( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  z )  =  (/)  <->  ( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) )  =  (/) ) )
4441, 43rexrnmpt 6031 . . . . 5  |-  ( A. w  e.  om  ( F `  w )  e.  _V  ->  ( E. z  e.  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) ) ( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  i^i  z )  =  (/) 
<->  E. w  e.  om  ( ran  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `  w
) )  =  (/) ) )
4539, 44ax-mp 5 . . . 4  |-  ( E. z  e.  ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  z )  =  (/)  <->  E. w  e.  om  ( ran  ( y  e. 
om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `  w
) )  =  (/) )
4637, 45sylib 196 . . 3  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  E. w  e.  om  ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) )  =  (/) )
47 peano2 6704 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  om  ->  suc  w  e.  om )
4847adantl 466 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  suc  w  e.  om )
49 eqid 2467 . . . . . . . 8  |-  ( F `
 suc  w )  =  ( F `  suc  w )
50 fveq2 5866 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  suc  w  -> 
( F `  y
)  =  ( F `
 suc  w )
)
5150eqeq2d 2481 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  suc  w  -> 
( ( F `  suc  w )  =  ( F `  y )  <-> 
( F `  suc  w )  =  ( F `  suc  w
) ) )
5251rspcev 3214 . . . . . . . 8  |-  ( ( suc  w  e.  om  /\  ( F `  suc  w )  =  ( F `  suc  w
) )  ->  E. y  e.  om  ( F `  suc  w )  =  ( F `  y ) )
5348, 49, 52sylancl 662 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  E. y  e.  om  ( F `  suc  w
)  =  ( F `
 y ) )
54 fvex 5876 . . . . . . . 8  |-  ( F `
 suc  w )  e.  _V
5522elrnmpt 5249 . . . . . . . 8  |-  ( ( F `  suc  w
)  e.  _V  ->  ( ( F `  suc  w )  e.  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  <->  E. y  e.  om  ( F `  suc  w
)  =  ( F `
 y ) ) )
5654, 55ax-mp 5 . . . . . . 7  |-  ( ( F `  suc  w
)  e.  ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  <->  E. y  e.  om  ( F `  suc  w
)  =  ( F `
 y ) )
5753, 56sylibr 212 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  ( F `  suc  w )  e.  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) ) )
58 suceq 4943 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  w  ->  suc  x  =  suc  w )
5958fveq2d 5870 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  ( F `  suc  x )  =  ( F `  suc  w ) )
60 fveq2 5866 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  ( F `  x )  =  ( F `  w ) )
6159, 60eleq12d 2549 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  w  ->  (
( F `  suc  x )  e.  ( F `  x )  <-> 
( F `  suc  w )  e.  ( F `  w ) ) )
6261rspccva 3213 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  om  ( F `  suc  x
)  e.  ( F `
 x )  /\  w  e.  om )  ->  ( F `  suc  w )  e.  ( F `  w ) )
6362adantll 713 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  ( F `  suc  w )  e.  ( F `  w ) )
64 inelcm 3881 . . . . . 6  |-  ( ( ( F `  suc  w )  e.  ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  /\  ( F `
 suc  w )  e.  ( F `  w
) )  ->  ( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) )  =/=  (/) )
6557, 63, 64syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  ( ran  ( y  e.  om  |->  ( F `
 y ) )  i^i  ( F `  w ) )  =/=  (/) )
6665neneqd 2669 . . . 4  |-  ( ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  /\  w  e.  om )  ->  -.  ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) )  =  (/) )
6766nrexdv 2920 . . 3  |-  ( ( ( F `  (/) )  e.  On  /\  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )  ->  -.  E. w  e.  om  ( ran  (
y  e.  om  |->  ( F `  y ) )  i^i  ( F `
 w ) )  =  (/) )
6846, 67pm2.65da 576 . 2  |-  ( ( F `  (/) )  e.  On  ->  -.  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )
69 rexnal 2912 . 2  |-  ( E. x  e.  om  -.  ( F `  suc  x
)  e.  ( F `
 x )  <->  -.  A. x  e.  om  ( F `  suc  x )  e.  ( F `  x ) )
7068, 69sylibr 212 1  |-  ( ( F `  (/) )  e.  On  ->  E. x  e.  om  -.  ( F `
 suc  x )  e.  ( F `  x
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1379    e. wcel 1767    =/= wne 2662   A.wral 2814   E.wrex 2815   _Vcvv 3113    i^i cin 3475    C_ wss 3476   (/)c0 3785    |-> cmpt 4505    _E cep 4789    We wwe 4837   Oncon0 4878   suc csuc 4880   dom cdm 4999   ran crn 5000   -->wf 5584   ` cfv 5588   omcom 6684
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6576
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-ral 2819  df-rex 2820  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-fv 5596  df-om 6685
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