Theorem findcard2 7760

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		findcard2.4	. 2 |- ( x = A -> ( ph <-> ta ) )
2		isfi 7539	. . 3 |- ( x e. Fin <-> E. w e. om x ~~ w )
3		breq2 4451	. . . . . . . 8 |- ( w = (/) -> ( x ~~ w <-> x ~~ (/) ) )
4	3	imbi1d 317	. . . . . . 7 |- ( w = (/) -> ( ( x ~~ w -> ph ) <-> ( x ~~ (/) -> ph ) ) )
5	4	albidv 1689	. . . . . 6 |- ( w = (/) -> ( A. x ( x ~~ w -> ph ) <-> A. x ( x ~~ (/) -> ph ) ) )
6		breq2 4451	. . . . . . . 8 |- ( w = v -> ( x ~~ w <-> x ~~ v ) )
7	6	imbi1d 317	. . . . . . 7 |- ( w = v -> ( ( x ~~ w -> ph ) <-> ( x ~~ v -> ph ) ) )
8	7	albidv 1689	. . . . . 6 |- ( w = v -> ( A. x ( x ~~ w -> ph ) <-> A. x ( x ~~ v -> ph ) ) )
9		breq2 4451	. . . . . . . 8 |- ( w = suc v -> ( x ~~ w <-> x ~~ suc v ) )
10	9	imbi1d 317	. . . . . . 7 |- ( w = suc v -> ( ( x ~~ w -> ph ) <-> ( x ~~ suc v -> ph ) ) )
11	10	albidv 1689	. . . . . 6 |- ( w = suc v -> ( A. x ( x ~~ w -> ph ) <-> A. x ( x ~~ suc v -> ph ) ) )
12		en0 7578	. . . . . . . 8 |- ( x ~~ (/) <-> x = (/) )
13		findcard2.5	. . . . . . . . 9 |- ps
14		findcard2.1	. . . . . . . . 9 |- ( x = (/) -> ( ph <-> ps ) )
15	13, 14	mpbiri 233	. . . . . . . 8 |- ( x = (/) -> ph )
16	12, 15	sylbi 195	. . . . . . 7 |- ( x ~~ (/) -> ph )
17	16	ax-gen 1601	. . . . . 6 |- A. x ( x ~~ (/) -> ph )
18		nsuceq0 4958	. . . . . . . . . . . 12 |- suc v =/= (/)
19		breq1 4450	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( w = (/) -> ( w ~~ suc v <-> (/) ~~ suc v ) )
20	19	anbi2d 703	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( w = (/) -> ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) <-> ( v e. om /\ (/) ~~ suc v ) ) )
21		peano1 6703	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- (/) e. om
22		peano2 6704	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( v e. om -> suc v e. om )
23		nneneq 7700	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( (/) e. om /\ suc v e. om ) -> ( (/) ~~ suc v <-> (/) = suc v ) )
24	21, 22, 23	sylancr 663	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( v e. om -> ( (/) ~~ suc v <-> (/) = suc v ) )
25	24	biimpa 484	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( v e. om /\ (/) ~~ suc v ) -> (/) = suc v )
26	25	eqcomd 2475	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( v e. om /\ (/) ~~ suc v ) -> suc v = (/) )
27	20, 26	syl6bi 228	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( w = (/) -> ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> suc v = (/) ) )
28	27	com12 31	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( w = (/) -> suc v = (/) ) )
29	28	necon3d 2691	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( suc v =/= (/) -> w =/= (/) ) )
30	18, 29	mpi 17	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> w =/= (/) )
31	30	ex 434	. . . . . . . . . 10 |- ( v e. om -> ( w ~~ suc v -> w =/= (/) ) )
32		n0 3794	. . . . . . . . . . . 12 |- ( w =/= (/) <-> E. z z e. w )
33		dif1en 7753	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v /\ z e. w ) -> ( w \ { z } ) ~~ v )
34	33	3expia 1198	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( z e. w -> ( w \ { z } ) ~~ v ) )
35		snssi 4171	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( z e. w -> { z } C_ w )
36		uncom 3648	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( w \ { z } ) u. { z } ) = ( { z } u. ( w \ { z } ) )
37		undif 3907	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( { z } C_ w <-> ( { z } u. ( w \ { z } ) ) = w )
38	37	biimpi 194	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( { z } C_ w -> ( { z } u. ( w \ { z } ) ) = w )
39	36, 38	syl5eq 2520	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( { z } C_ w -> ( ( w \ { z } ) u. { z } ) = w )
40		vex 3116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- w e. _V
41		difexg 4595	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( w e. _V -> ( w \ { z } ) e. _V )
42	40, 41	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( w \ { z } ) e. _V
43		breq1 4450	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( y = ( w \ { z } ) -> ( y ~~ v <-> ( w \ { z } ) ~~ v ) )
44	43	anbi2d 703	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( y = ( w \ { z } ) -> ( ( v e. om /\ y ~~ v ) <-> ( v e. om /\ ( w \ { z } ) ~~ v ) ) )
45		uneq1 3651	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( y = ( w \ { z } ) -> ( y u. { z } ) = ( ( w \ { z } ) u. { z } ) )
46		dfsbcq 3333	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( y u. { z } ) = ( ( w \ { z } ) u. { z } ) -> ( [. ( y u. { z } ) / x ]. ph <-> [. ( ( w \ { z } ) u. { z } ) / x ]. ph ) )
47	45, 46	syl 16	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( y = ( w \ { z } ) -> ( [. ( y u. { z } ) / x ]. ph <-> [. ( ( w \ { z } ) u. { z } ) / x ]. ph ) )
48	47	imbi2d 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 ) ) )
49	44, 48	imbi12d 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 ) ) ) )
50		breq1 4450	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( x = y -> ( x ~~ v <-> y ~~ v ) )
51		findcard2.2	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( x = y -> ( ph <-> ch ) )
52	50, 51	imbi12d 320	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( x = y -> ( ( x ~~ v -> ph ) <-> ( y ~~ v -> ch ) ) )
53	52	spv 1980	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> ( y ~~ v -> ch ) )
54		rspe 2922	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> E. v e. om y ~~ v )
55		isfi 7539	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( y e. Fin <-> E. v e. om y ~~ v )
56	54, 55	sylibr 212	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> y e. Fin )
57		pm2.27 39	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( y ~~ v -> ( ( y ~~ v -> ch ) -> ch ) )
58	57	adantl 466	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> ( ( y ~~ v -> ch ) -> ch ) )
59		findcard2.6	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( y e. Fin -> ( ch -> th ) )
60	56, 58, 59	sylsyld 56	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> ( ( y ~~ v -> ch ) -> th ) )
61	53, 60	syl5 32	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> th ) )
62		vex 3116	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- y e. _V
63		snex 4688	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- { z } e. _V
64	62, 63	unex 6582	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( y u. { z } ) e. _V
65		findcard2.3	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( ph <-> th ) )
66	64, 65	sbcie 3366	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( [. ( y u. { z } ) / x ]. ph <-> th )
67	61, 66	syl6ibr 227	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( v e. om /\ y ~~ v ) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. ( y u. { z } ) / x ]. ph ) )
68	42, 49, 67	vtocl 3165	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( v e. om /\ ( w \ { z } ) ~~ v ) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. ( ( w \ { z } ) u. { z } ) / x ]. ph ) )
69		dfsbcq 3333	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( w \ { z } ) u. { z } ) = w -> ( [. ( ( w \ { z } ) u. { z } ) / x ]. ph <-> [. w / x ]. ph ) )
70	69	imbi2d 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 ) ) )
71	68, 70	syl5ib 219	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( w \ { z } ) u. { z } ) = w -> ( ( v e. om /\ ( w \ { z } ) ~~ v ) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
72	35, 39, 71	3syl 20	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( z e. w -> ( ( v e. om /\ ( w \ { z } ) ~~ v ) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
73	72	expd 436	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z e. w -> ( v e. om -> ( ( w \ { z } ) ~~ v -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) ) )
74	73	com12 31	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( v e. om -> ( z e. w -> ( ( w \ { z } ) ~~ v -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) ) )
75	74	adantr 465	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( z e. w -> ( ( w \ { z } ) ~~ v -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) ) )
76	34, 75	mpdd 40	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( z e. w -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
77	76	exlimdv 1700	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( E. z z e. w -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
78	32, 77	syl5bi 217	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( v e. om /\ w ~~ suc v ) -> ( w =/= (/) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
79	78	ex 434	. . . . . . . . . 10 |- ( v e. om -> ( w ~~ suc v -> ( w =/= (/) -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) ) )
80	31, 79	mpdd 40	. . . . . . . . 9 |- ( v e. om -> ( w ~~ suc v -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> [. w / x ]. ph ) ) )
81	80	com23 78	. . . . . . . 8 |- ( v e. om -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> ( w ~~ suc v -> [. w / x ]. ph ) ) )
82	81	alrimdv 1697	. . . . . . 7 |- ( v e. om -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> A. w ( w ~~ suc v -> [. w / x ]. ph ) ) )
83		nfv 1683	. . . . . . . 8 |- F/ w ( x ~~ suc v -> ph )
84		nfv 1683	. . . . . . . . 9 |- F/ x w ~~ suc v
85		nfsbc1v 3351	. . . . . . . . 9 |- F/ x [. w / x ]. ph
86	84, 85	nfim 1867	. . . . . . . 8 |- F/ x ( w ~~ suc v -> [. w / x ]. ph )
87		breq1 4450	. . . . . . . . 9 |- ( x = w -> ( x ~~ suc v <-> w ~~ suc v ) )
88		sbceq1a 3342	. . . . . . . . 9 |- ( x = w -> ( ph <-> [. w / x ]. ph ) )
89	87, 88	imbi12d 320	. . . . . . . 8 |- ( x = w -> ( ( x ~~ suc v -> ph ) <-> ( w ~~ suc v -> [. w / x ]. ph ) ) )
90	83, 86, 89	cbval 1994	. . . . . . 7 |- ( A. x ( x ~~ suc v -> ph ) <-> A. w ( w ~~ suc v -> [. w / x ]. ph ) )
91	82, 90	syl6ibr 227	. . . . . 6 |- ( v e. om -> ( A. x ( x ~~ v -> ph ) -> A. x ( x ~~ suc v -> ph ) ) )
92	5, 8, 11, 17, 91	finds1 6713	. . . . 5 |- ( w e. om -> A. x ( x ~~ w -> ph ) )
93	92	19.21bi 1818	. . . 4 |- ( w e. om -> ( x ~~ w -> ph ) )
94	93	rexlimiv 2949	. . 3 |- ( E. w e. om x ~~ w -> ph )
95	2, 94	sylbi 195	. 2 |- ( x e. Fin -> ph )
96	1, 95	vtoclga 3177	1 |- ( A e. Fin -> ta )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 184   /\ wa 369   A.wal 1377   = wceq 1379   E.wex 1596   e. wcel 1767   =/= wne 2662   E.wrex 2815   _Vcvv 3113   [.wsbc 3331   \ cdif 3473   u. cun 3474   C_ wss 3476   (/)c0 3785   {csn 4027   class class class wbr 4447   suc csuc 4880   omcom 6684   ~~ cen 7513   Fincfn 7516

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-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-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-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-om 6685  df-1o 7130  df-er 7311  df-en 7517  df-fin 7520

This theorem is referenced by:  findcard2s  7761  frfi  7765  fnfi  7798  iunfi  7808  finsschain  7827  infdiffi  8074  fin1a2lem10  8789  wunfi  9099  rexfiuz  13143  modfsummod  13571  drsdirfi  15425  fiuncmp  19698  finiunmbl  21717  mbfresfi  29666  heibor1lem  29936  pclfinclN  34764