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Theorem findcard2 7778
Description: Schema for induction on the cardinality of a finite set. The inductive step shows that the result is true if one more element is added to the set. The result is then proven to be true for all finite sets. (Contributed by Jeff Madsen, 8-Jul-2010.)
Hypotheses
Ref Expression
findcard2.1  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ph  <->  ps ) )
findcard2.2  |-  ( x  =  y  ->  ( ph 
<->  ch ) )
findcard2.3  |-  ( x  =  ( y  u. 
{ z } )  ->  ( ph  <->  th )
)
findcard2.4  |-  ( x  =  A  ->  ( ph 
<->  ta ) )
findcard2.5  |-  ps
findcard2.6  |-  ( y  e.  Fin  ->  ( ch  ->  th ) )
Assertion
Ref Expression
findcard2  |-  ( A  e.  Fin  ->  ta )
Distinct variable groups:    x, y,
z, A    ps, x    ch, x    th, x    ta, x    ph, y, z
Allowed substitution hints:    ph( x)    ps( y, z)    ch( y, z)    th( y, z)    ta( y,
z)

Proof of Theorem findcard2
Dummy variables  w  v are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 findcard2.4 . 2  |-  ( x  =  A  ->  ( ph 
<->  ta ) )
2 isfi 7558 . . 3  |-  ( x  e.  Fin  <->  E. w  e.  om  x  ~~  w
)
3 breq2 4460 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  (/)  ->  ( x 
~~  w  <->  x  ~~  (/) ) )
43imbi1d 317 . . . . . . 7  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  (/) 
->  ph ) ) )
54albidv 1714 . . . . . 6  |-  ( w  =  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
) )
6 breq2 4460 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  v  ->  (
x  ~~  w  <->  x  ~~  v ) )
76imbi1d 317 . . . . . . 7  |-  ( w  =  v  ->  (
( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  v  ->  ph )
) )
87albidv 1714 . . . . . 6  |-  ( w  =  v  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  v  ->  ph ) ) )
9 breq2 4460 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( x  ~~  w  <->  x 
~~  suc  v )
)
109imbi1d 317 . . . . . . 7  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  suc  v  ->  ph )
) )
1110albidv 1714 . . . . . 6  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x ( x 
~~  suc  v  ->  ph ) ) )
12 en0 7597 . . . . . . . 8  |-  ( x 
~~  (/)  <->  x  =  (/) )
13 findcard2.5 . . . . . . . . 9  |-  ps
14 findcard2.1 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ph  <->  ps ) )
1513, 14mpbiri 233 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  (/)  ->  ph )
1612, 15sylbi 195 . . . . . . 7  |-  ( x 
~~  (/)  ->  ph )
1716ax-gen 1619 . . . . . 6  |-  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
18 nsuceq0 4967 . . . . . . . . . . . 12  |-  suc  v  =/=  (/)
19 breq1 4459 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( w  =  (/)  ->  ( w 
~~  suc  v  <->  (/)  ~~  suc  v ) )
2019anbi2d 703 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  <-> 
( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v ) ) )
21 peano1 6718 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  (/)  e.  om
22 peano2 6719 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( v  e.  om  ->  suc  v  e.  om )
23 nneneq 7719 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
(/)  e.  om  /\  suc  v  e.  om )  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2421, 22, 23sylancr 663 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( v  e.  om  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2524biimpa 484 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  (/)  =  suc  v )
2625eqcomd 2465 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) )
2720, 26syl6bi 228 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) ) )
2827com12 31 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =  (/)  ->  suc  v  =  (/) ) )
2928necon3d 2681 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( suc  v  =/=  (/)  ->  w  =/=  (/) ) )
3018, 29mpi 17 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  w  =/=  (/) )
3130ex 434 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  w  =/=  (/) ) )
32 n0 3803 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =/=  (/)  <->  E. z  z  e.  w )
33 dif1en 7771 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v  /\  z  e.  w )  ->  ( w  \  {
z } )  ~~  v )
34333expia 1198 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( w  \  { z } ) 
~~  v ) )
35 snssi 4176 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  e.  w  ->  { z }  C_  w )
36 uncom 3644 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( w  \  { z } )  u.  {
z } )  =  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )
37 undif 3911 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( { z }  C_  w  <->  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )  =  w )
3837biimpi 194 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( { z }  C_  w  ->  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )  =  w )
3936, 38syl5eq 2510 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( { z }  C_  w  ->  ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  =  w )
40 vex 3112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  w  e. 
_V
41 difexg 4604 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( w  e.  _V  ->  (
w  \  { z } )  e.  _V )
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( w 
\  { z } )  e.  _V
43 breq1 4459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  ~~  v 
<->  ( w  \  {
z } )  ~~  v ) )
4443anbi2d 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  <->  ( v  e.  om  /\  ( w 
\  { z } )  ~~  v ) ) )
45 uneq1 3647 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  u. 
{ z } )  =  ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } ) )
4645sbceq1d 3332 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
4746imbi2d 316 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph )  <->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
) )
4844, 47imbi12d 320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )  <->  ( (
v  e.  om  /\  ( w  \  { z } )  ~~  v
)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
) ) )
49 breq1 4459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  =  y  ->  (
x  ~~  v  <->  y  ~~  v ) )
50 findcard2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  =  y  ->  ( ph 
<->  ch ) )
5149, 50imbi12d 320 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  ~~  v  ->  ph )  <->  ( y  ~~  v  ->  ch )
) )
5251spv 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
y  ~~  v  ->  ch ) )
53 rspe 2915 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  ->  E. v  e.  om  y  ~~  v )
54 isfi 7558 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( y  e.  Fin  <->  E. v  e.  om  y  ~~  v
)
5553, 54sylibr 212 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
y  e.  Fin )
56 pm2.27 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( y 
~~  v  ->  (
( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
5756adantl 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
58 findcard2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( y  e.  Fin  ->  ( ch  ->  th ) )
5955, 57, 58sylsyld 56 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  th ) )
6052, 59syl5 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  th )
)
61 vex 3112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  y  e. 
_V
62 snex 4697 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  { z }  e.  _V
6361, 62unex 6597 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  u.  { z } )  e.  _V
64 findcard2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( x  =  ( y  u. 
{ z } )  ->  ( ph  <->  th )
)
6563, 64sbcie 3362 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( [. ( y  u.  {
z } )  /  x ]. ph  <->  th )
6660, 65syl6ibr 227 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
6742, 48, 66vtocl 3161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( v  e.  om  /\  ( w  \  { z } )  ~~  v
)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
)
68 dfsbcq 3329 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  ( [. ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. w  /  x ]. ph ) )
6968imbi2d 316 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  (
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )  <->  ( A. x ( x 
~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
7067, 69syl5ib 219 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7135, 39, 703syl 20 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  e.  w  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7271expd 436 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  e.  w  ->  (
v  e.  om  ->  ( ( w  \  {
z } )  ~~  v  ->  ( A. x
( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7372com12 31 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  om  ->  (
z  e.  w  -> 
( ( w  \  { z } ) 
~~  v  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7473adantr 465 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( (
w  \  { z } )  ~~  v  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7534, 74mpdd 40 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7675exlimdv 1725 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( E. z 
z  e.  w  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7732, 76syl5bi 217 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =/=  (/)  ->  ( A. x
( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7877ex 434 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( w  =/=  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7931, 78mpdd 40 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8079com23 78 . . . . . . . 8  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
8180alrimdv 1722 . . . . . . 7  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. w
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
82 nfv 1708 . . . . . . . 8  |-  F/ w
( x  ~~  suc  v  ->  ph )
83 nfv 1708 . . . . . . . . 9  |-  F/ x  w  ~~  suc  v
84 nfsbc1v 3347 . . . . . . . . 9  |-  F/ x [. w  /  x ]. ph
8583, 84nfim 1921 . . . . . . . 8  |-  F/ x
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
86 breq1 4459 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  (
x  ~~  suc  v  <->  w  ~~  suc  v ) )
87 sbceq1a 3338 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  ( ph 
<-> 
[. w  /  x ]. ph ) )
8886, 87imbi12d 320 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  w  ->  (
( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8982, 85, 88cbval 2022 . . . . . . 7  |-  ( A. x ( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  A. w ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
)
9081, 89syl6ibr 227 . . . . . 6  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. x
( x  ~~  suc  v  ->  ph ) ) )
915, 8, 11, 17, 90finds1 6728 . . . . 5  |-  ( w  e.  om  ->  A. x
( x  ~~  w  ->  ph ) )
929119.21bi 1870 . . . 4  |-  ( w  e.  om  ->  (
x  ~~  w  ->  ph ) )
9392rexlimiv 2943 . . 3  |-  ( E. w  e.  om  x  ~~  w  ->  ph )
942, 93sylbi 195 . 2  |-  ( x  e.  Fin  ->  ph )
951, 94vtoclga 3173 1  |-  ( A  e.  Fin  ->  ta )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369   A.wal 1393    = wceq 1395   E.wex 1613    e. wcel 1819    =/= wne 2652   E.wrex 2808   _Vcvv 3109   [.wsbc 3327    \ cdif 3468    u. cun 3469    C_ wss 3471   (/)c0 3793   {csn 4032   class class class wbr 4456   suc csuc 4889   omcom 6699    ~~ cen 7532   Fincfn 7535
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1619  ax-4 1632  ax-5 1705  ax-6 1748  ax-7 1791  ax-8 1821  ax-9 1823  ax-10 1838  ax-11 1843  ax-12 1855  ax-13 2000  ax-ext 2435  ax-sep 4578  ax-nul 4586  ax-pow 4634  ax-pr 4695  ax-un 6591
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1398  df-ex 1614  df-nf 1618  df-sb 1741  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2443  df-cleq 2449  df-clel 2452  df-nfc 2607  df-ne 2654  df-ral 2812  df-rex 2813  df-rab 2816  df-v 3111  df-sbc 3328  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-pss 3487  df-nul 3794  df-if 3945  df-pw 4017  df-sn 4033  df-pr 4035  df-tp 4037  df-op 4039  df-uni 4252  df-br 4457  df-opab 4516  df-tr 4551  df-eprel 4800  df-id 4804  df-po 4809  df-so 4810  df-fr 4847  df-we 4849  df-ord 4890  df-on 4891  df-lim 4892  df-suc 4893  df-xp 5014  df-rel 5015  df-cnv 5016  df-co 5017  df-dm 5018  df-rn 5019  df-res 5020  df-ima 5021  df-iota 5557  df-fun 5596  df-fn 5597  df-f 5598  df-f1 5599  df-fo 5600  df-f1o 5601  df-fv 5602  df-om 6700  df-1o 7148  df-er 7329  df-en 7536  df-fin 7539
This theorem is referenced by:  findcard2s  7779  frfi  7783  fnfi  7816  iunfi  7826  finsschain  7845  infdiffi  8091  fin1a2lem10  8806  wunfi  9116  rexfiuz  13192  modfsummod  13620  drsdirfi  15694  fiuncmp  20031  finiunmbl  22080  mbfresfi  30245  heibor1lem  30489  pclfinclN  35796
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