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Theorem rankxpsuc 8190
Description: The rank of a Cartesian product when the rank of the union of its arguments is a successor ordinal. Part of Exercise 4 of [Kunen] p. 107. See rankxplim 8187 for the limit ordinal case. (Contributed by NM, 19-Sep-2006.)
Hypotheses
Ref Expression
rankxplim.1  |-  A  e. 
_V
rankxplim.2  |-  B  e. 
_V
Assertion
Ref Expression
rankxpsuc  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  -> 
( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  suc  ( rank `  ( A  u.  B
) ) )

Proof of Theorem rankxpsuc
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rankuni 8171 . . . . . . . 8  |-  ( rank `  U. U. ( A  X.  B ) )  =  U. ( rank `  U. ( A  X.  B ) )
2 rankuni 8171 . . . . . . . . 9  |-  ( rank `  U. ( A  X.  B ) )  = 
U. ( rank `  ( A  X.  B ) )
32unieqi 4198 . . . . . . . 8  |-  U. ( rank `  U. ( A  X.  B ) )  =  U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) )
41, 3eqtri 2480 . . . . . . 7  |-  ( rank `  U. U. ( A  X.  B ) )  =  U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) )
5 unixp 5468 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  U. U. ( A  X.  B )  =  ( A  u.  B
) )
65fveq2d 5793 . . . . . . 7  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( rank ` 
U. U. ( A  X.  B ) )  =  ( rank `  ( A  u.  B )
) )
74, 6syl5reqr 2507 . . . . . 6  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( rank `  ( A  u.  B
) )  =  U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
8 suc11reg 7926 . . . . . 6  |-  ( suc  ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  <-> 
( rank `  ( A  u.  B ) )  = 
U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
97, 8sylibr 212 . . . . 5  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  suc  ( rank `  ( A  u.  B
) )  =  suc  U.
U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
109adantl 466 . . . 4  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  suc  ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  U. U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
11 fvex 5799 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( rank `  ( A  u.  B
) )  e.  _V
12 eleq1 2523 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  (
( rank `  ( A  u.  B ) )  e. 
_V 
<->  suc  C  e.  _V ) )
1311, 12mpbii 211 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  suc  C  e.  _V )
14 sucexb 6520 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( C  e.  _V  <->  suc  C  e. 
_V )
1513, 14sylibr 212 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  C  e.  _V )
16 nlimsucg 6553 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( C  e.  _V  ->  -.  Lim  suc  C )
1715, 16syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  -.  Lim  suc  C )
18 limeq 4829 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  ( Lim  ( rank `  ( A  u.  B )
)  <->  Lim  suc  C )
)
1917, 18mtbird 301 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  -.  Lim  ( rank `  ( A  u.  B )
) )
20 rankxplim.1 . . . . . . . . . . 11  |-  A  e. 
_V
21 rankxplim.2 . . . . . . . . . . 11  |-  B  e. 
_V
2220, 21rankxplim2 8188 . . . . . . . . . 10  |-  ( Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) )  ->  Lim  ( rank `  ( A  u.  B
) ) )
2319, 22nsyl 121 . . . . . . . . 9  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  -.  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
2420, 21xpex 6608 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  X.  B )  e. 
_V
2524rankeq0 8169 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  X.  B )  =  (/)  <->  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/) )
2625necon3abii 2708 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  <->  -.  ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  (/) )
27 rankon 8103 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( rank `  ( A  X.  B
) )  e.  On
2827onordi 4921 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  Ord  ( rank `  ( A  X.  B ) )
29 ordzsl 6556 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Ord  ( rank `  ( A  X.  B ) )  <-> 
( ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
3028, 29mpbi 208 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
31 3orass 968 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )  <->  ( ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  (/)  \/  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) ) )
3230, 31mpbi 208 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
3332ori 375 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( -.  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  ->  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
3426, 33sylbi 195 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
3534ord 377 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( -.  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
3635con1d 124 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( -.  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) )  ->  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x ) )
3723, 36syl5com 30 . . . . . . . 8  |-  ( (
rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  (
( A  X.  B
)  =/=  (/)  ->  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x ) )
38 vex 3071 . . . . . . . . . . . 12  |-  x  e. 
_V
39 nlimsucg 6553 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  _V  ->  -.  Lim  suc  x )
4038, 39ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11  |-  -.  Lim  suc  x
41 limeq 4829 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  ( Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) )  <->  Lim  suc  x ) )
4240, 41mtbiri 303 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  -.  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
4342rexlimivw 2933 . . . . . . . . 9  |-  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  -.  Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
4420, 21rankxplim3 8189 . . . . . . . . 9  |-  ( Lim  ( rank `  ( A  X.  B ) )  <->  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
4543, 44sylnib 304 . . . . . . . 8  |-  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  -.  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
4637, 45syl6com 35 . . . . . . 7  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( ( rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  -.  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
47 unixp0 5469 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  X.  B )  =  (/)  <->  U. ( A  X.  B )  =  (/) )
4824uniex 6476 . . . . . . . . . . . . 13  |-  U. ( A  X.  B )  e. 
_V
4948rankeq0 8169 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U. ( A  X.  B
)  =  (/)  <->  ( rank ` 
U. ( A  X.  B ) )  =  (/) )
502eqeq1i 2458 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
rank `  U. ( A  X.  B ) )  =  (/)  <->  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/) )
5147, 49, 503bitri 271 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  X.  B )  =  (/)  <->  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/) )
5251necon3abii 2708 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  <->  -.  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/) )
53 onuni 6504 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  e.  On  ->  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  e.  On )
5427, 53ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  e.  On
5554onordi 4921 . . . . . . . . . . . . 13  |-  Ord  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )
56 ordzsl 6556 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( Ord  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  <-> 
( U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  (/)  \/ 
E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/ 
Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
5755, 56mpbi 208 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
58 3orass 968 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )  <-> 
( U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  (/)  \/  ( E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) ) )
5957, 58mpbi 208 . . . . . . . . . . 11  |-  ( U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  \/  ( E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
6059ori 375 . . . . . . . . . 10  |-  ( -. 
U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  (/)  ->  ( E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
6152, 60sylbi 195 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  \/  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
6261ord 377 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( -.  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) ) )
6362con1d 124 . . . . . . 7  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( -.  Lim  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  ->  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x ) )
6446, 63syld 44 . . . . . 6  |-  ( ( A  X.  B )  =/=  (/)  ->  ( ( rank `  ( A  u.  B ) )  =  suc  C  ->  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  suc  x ) )
6564impcom 430 . . . . 5  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x )
66 onsucuni2 6545 . . . . . . 7  |-  ( ( U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  e.  On  /\  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x )  ->  suc  U. U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
6754, 66mpan 670 . . . . . 6  |-  ( U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  suc  U.
U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  U. ( rank `  ( A  X.  B
) ) )
6867rexlimivw 2933 . . . . 5  |-  ( E. x  e.  On  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  suc  U.
U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  U. ( rank `  ( A  X.  B
) ) )
6965, 68syl 16 . . . 4  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  suc  U. U. ( rank `  ( A  X.  B
) )  =  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7010, 69eqtrd 2492 . . 3  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  suc  ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
71 suc11reg 7926 . . 3  |-  ( suc 
suc  ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  <->  suc  ( rank `  ( A  u.  B
) )  =  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7270, 71sylibr 212 . 2  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  suc  suc  ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7337imp 429 . . 3  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x )
74 onsucuni2 6545 . . . . 5  |-  ( ( ( rank `  ( A  X.  B ) )  e.  On  /\  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x )  ->  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7527, 74mpan 670 . . . 4  |-  ( (
rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7675rexlimivw 2933 . . 3  |-  ( E. x  e.  On  ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  x  ->  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7773, 76syl 16 . 2  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  ->  suc  U. ( rank `  ( A  X.  B ) )  =  ( rank `  ( A  X.  B ) ) )
7872, 77eqtr2d 2493 1  |-  ( ( ( rank `  ( A  u.  B )
)  =  suc  C  /\  ( A  X.  B
)  =/=  (/) )  -> 
( rank `  ( A  X.  B ) )  =  suc  suc  ( rank `  ( A  u.  B
) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    \/ wo 368    /\ wa 369    \/ w3o 964    = wceq 1370    e. wcel 1758    =/= wne 2644   E.wrex 2796   _Vcvv 3068    u. cun 3424   (/)c0 3735   U.cuni 4189   Ord word 4816   Oncon0 4817   Lim wlim 4818   suc csuc 4819    X. cxp 4936   ` cfv 5516   rankcrnk 8071
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1710  ax-7 1730  ax-8 1760  ax-9 1762  ax-10 1777  ax-11 1782  ax-12 1794  ax-13 1952  ax-ext 2430  ax-rep 4501  ax-sep 4511  ax-nul 4519  ax-pow 4568  ax-pr 4629  ax-un 6472  ax-reg 7908  ax-inf2 7948
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1373  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1703  df-eu 2264  df-mo 2265  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2601  df-ne 2646  df-ral 2800  df-rex 2801  df-reu 2802  df-rab 2804  df-v 3070  df-sbc 3285  df-csb 3387  df-dif 3429  df-un 3431  df-in 3433  df-ss 3440  df-pss 3442  df-nul 3736  df-if 3890  df-pw 3960  df-sn 3976  df-pr 3978  df-tp 3980  df-op 3982  df-uni 4190  df-int 4227  df-iun 4271  df-br 4391  df-opab 4449  df-mpt 4450  df-tr 4484  df-eprel 4730  df-id 4734  df-po 4739  df-so 4740  df-fr 4777  df-we 4779  df-ord 4820  df-on 4821  df-lim 4822  df-suc 4823  df-xp 4944  df-rel 4945  df-cnv 4946  df-co 4947  df-dm 4948  df-rn 4949  df-res 4950  df-ima 4951  df-iota 5479  df-fun 5518  df-fn 5519  df-f 5520  df-f1 5521  df-fo 5522  df-f1o 5523  df-fv 5524  df-om 6577  df-recs 6932  df-rdg 6966  df-r1 8072  df-rank 8073
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