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Theorem fin0 6342
Description: A nonempty finite set has at least one element. (Contributed by Jim Kingdon, 10-Sep-2021.)
Assertion
Ref Expression
fin0 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem fin0
Dummy variables 𝑓 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isfi 6241 . . 3 (𝐴 ∈ Fin ↔ ∃𝑛 ∈ ω 𝐴𝑛)
21biimpi 113 . 2 (𝐴 ∈ Fin → ∃𝑛 ∈ ω 𝐴𝑛)
3 simplrr 488 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴𝑛)
4 simpr 103 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝑛 = ∅)
53, 4breqtrd 3788 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 ≈ ∅)
6 en0 6275 . . . . . 6 (𝐴 ≈ ∅ ↔ 𝐴 = ∅)
75, 6sylib 127 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 = ∅)
8 nner 2210 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
97, 8syl 14 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
10 n0r 3234 . . . . . 6 (∃𝑥 𝑥𝐴𝐴 ≠ ∅)
1110necon2bi 2260 . . . . 5 (𝐴 = ∅ → ¬ ∃𝑥 𝑥𝐴)
127, 11syl 14 . . . 4 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → ¬ ∃𝑥 𝑥𝐴)
139, 122falsed 618 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
14 simplrr 488 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) → 𝐴𝑛)
1514adantr 261 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → 𝐴𝑛)
1615ensymd 6263 . . . . . . . 8 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → 𝑛𝐴)
17 bren 6228 . . . . . . . 8 (𝑛𝐴 ↔ ∃𝑓 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴)
1816, 17sylib 127 . . . . . . 7 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → ∃𝑓 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴)
19 f1of 5126 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓:𝑛1-1-onto𝐴𝑓:𝑛𝐴)
2019adantl 262 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → 𝑓:𝑛𝐴)
21 sucidg 4153 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ ω → 𝑚 ∈ suc 𝑚)
2221ad3antlr 462 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → 𝑚 ∈ suc 𝑚)
23 simplr 482 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → 𝑛 = suc 𝑚)
2422, 23eleqtrrd 2117 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → 𝑚𝑛)
2520, 24ffvelrnd 5303 . . . . . . . . . 10 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → (𝑓𝑚) ∈ 𝐴)
26 elex2 2570 . . . . . . . . . 10 ((𝑓𝑚) ∈ 𝐴 → ∃𝑥 𝑥𝐴)
2725, 26syl 14 . . . . . . . . 9 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → ∃𝑥 𝑥𝐴)
2827, 10syl 14 . . . . . . . 8 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → 𝐴 ≠ ∅)
2928, 272thd 164 . . . . . . 7 (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛1-1-onto𝐴) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
3018, 29exlimddv 1778 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
3130ex 108 . . . . 5 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) → (𝑛 = suc 𝑚 → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴)))
3231rexlimdva 2433 . . . 4 ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) → (∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚 → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴)))
3332imp 115 . . 3 (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) ∧ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
34 nn0suc 4327 . . . 4 (𝑛 ∈ ω → (𝑛 = ∅ ∨ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚))
3534ad2antrl 459 . . 3 ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) → (𝑛 = ∅ ∨ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚))
3613, 33, 35mpjaodan 711 . 2 ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴𝑛)) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
372, 36rexlimddv 2437 1 (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥𝐴))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 97  wb 98  wo 629   = wceq 1243  wex 1381  wcel 1393  wne 2204  wrex 2307  c0 3224   class class class wbr 3764  suc csuc 4102  ωcom 4313  wf 4898  1-1-ontowf1o 4901  cfv 4902  cen 6219  Fincfn 6221
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 99  ax-ia2 100  ax-ia3 101  ax-in1 544  ax-in2 545  ax-io 630  ax-5 1336  ax-7 1337  ax-gen 1338  ax-ie1 1382  ax-ie2 1383  ax-8 1395  ax-10 1396  ax-11 1397  ax-i12 1398  ax-bndl 1399  ax-4 1400  ax-13 1404  ax-14 1405  ax-17 1419  ax-i9 1423  ax-ial 1427  ax-i5r 1428  ax-ext 2022  ax-sep 3875  ax-nul 3883  ax-pow 3927  ax-pr 3944  ax-un 4170  ax-iinf 4311
This theorem depends on definitions:  df-bi 110  df-3an 887  df-tru 1246  df-fal 1249  df-nf 1350  df-sb 1646  df-eu 1903  df-mo 1904  df-clab 2027  df-cleq 2033  df-clel 2036  df-nfc 2167  df-ne 2206  df-ral 2311  df-rex 2312  df-v 2559  df-sbc 2765  df-dif 2920  df-un 2922  df-in 2924  df-ss 2931  df-nul 3225  df-pw 3361  df-sn 3381  df-pr 3382  df-op 3384  df-uni 3581  df-int 3616  df-br 3765  df-opab 3819  df-id 4030  df-suc 4108  df-iom 4314  df-xp 4351  df-rel 4352  df-cnv 4353  df-co 4354  df-dm 4355  df-rn 4356  df-res 4357  df-ima 4358  df-iota 4867  df-fun 4904  df-fn 4905  df-f 4906  df-f1 4907  df-fo 4908  df-f1o 4909  df-fv 4910  df-er 6106  df-en 6222  df-fin 6224
This theorem is referenced by:  findcard2  6346  findcard2s  6347  diffisn  6350
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