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Theorem findcard2 6377
 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 = ∅ → (𝜑𝜓))
findcard2.2 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜒))
findcard2.3 (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝜑𝜃))
findcard2.4 (𝑥 = 𝐴 → (𝜑𝜏))
findcard2.5 𝜓
findcard2.6 (𝑦 ∈ Fin → (𝜒𝜃))
Assertion
Ref Expression
findcard2 (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝜓,𝑥   𝜒,𝑥   𝜃,𝑥   𝜏,𝑥   𝜑,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦,𝑧)   𝜒(𝑦,𝑧)   𝜃(𝑦,𝑧)   𝜏(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 → (𝜑𝜏))
2 isfi 6272 . . 3 (𝑥 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑥𝑤)
3 breq2 3796 . . . . . . . 8 (𝑤 = ∅ → (𝑥𝑤𝑥 ≈ ∅))
43imbi1d 224 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
54albidv 1721 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
6 breq2 3796 . . . . . . . 8 (𝑤 = 𝑣 → (𝑥𝑤𝑥𝑣))
76imbi1d 224 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑣 → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥𝑣𝜑)))
87albidv 1721 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑)))
9 breq2 3796 . . . . . . . 8 (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑥𝑤𝑥 ≈ suc 𝑣))
109imbi1d 224 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑣 → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
1110albidv 1721 . . . . . 6 (𝑤 = suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
12 en0 6306 . . . . . . . 8 (𝑥 ≈ ∅ ↔ 𝑥 = ∅)
13 findcard2.5 . . . . . . . . 9 𝜓
14 findcard2.1 . . . . . . . . 9 (𝑥 = ∅ → (𝜑𝜓))
1513, 14mpbiri 161 . . . . . . . 8 (𝑥 = ∅ → 𝜑)
1612, 15sylbi 118 . . . . . . 7 (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
1716ax-gen 1354 . . . . . 6 𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
18 peano3 4347 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ≠ ∅)
1918adantr 265 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → suc 𝑣 ≠ ∅)
20 breq1 3795 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤 = ∅ → (𝑤 ≈ suc 𝑣 ↔ ∅ ≈ suc 𝑣))
2120anbi2d 445 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 = ∅ → ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ↔ (𝑣 ∈ ω ∧ ∅ ≈ suc 𝑣)))
22 peano1 4345 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ∅ ∈ ω
23 peano2 4346 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ ω)
24 nneneq 6351 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((∅ ∈ ω ∧ suc 𝑣 ∈ ω) → (∅ ≈ suc 𝑣 ↔ ∅ = suc 𝑣))
2522, 23, 24sylancr 399 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑣 ∈ ω → (∅ ≈ suc 𝑣 ↔ ∅ = suc 𝑣))
2625biimpa 284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑣 ∈ ω ∧ ∅ ≈ suc 𝑣) → ∅ = suc 𝑣)
2726eqcomd 2061 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑣 ∈ ω ∧ ∅ ≈ suc 𝑣) → suc 𝑣 = ∅)
2821, 27syl6bi 156 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 = ∅ → ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → suc 𝑣 = ∅))
2928com12 30 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (𝑤 = ∅ → suc 𝑣 = ∅))
3029necon3d 2264 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (suc 𝑣 ≠ ∅ → 𝑤 ≠ ∅))
3119, 30mpd 13 . . . . . . . . . . 11 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → 𝑤 ≠ ∅)
3231ex 112 . . . . . . . . . 10 (𝑣 ∈ ω → (𝑤 ≈ suc 𝑣𝑤 ≠ ∅))
33 nnfi 6364 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (suc 𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ Fin)
3423, 33syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ Fin)
3534adantr 265 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → suc 𝑣 ∈ Fin)
36 enfi 6365 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ≈ suc 𝑣 → (𝑤 ∈ Fin ↔ suc 𝑣 ∈ Fin))
3736adantl 266 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (𝑤 ∈ Fin ↔ suc 𝑣 ∈ Fin))
3835, 37mpbird 160 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → 𝑤 ∈ Fin)
39 fin0 6373 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 ∈ Fin → (𝑤 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝑤))
4038, 39syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (𝑤 ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧𝑤))
41 simpll 489 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑤) → 𝑣 ∈ ω)
42 dif1en 6368 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣𝑧𝑤) → (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
43423expa 1115 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑤) → (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
44 fidifsnid 6363 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧𝑤) → ((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) = 𝑤)
4538, 44sylan 271 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑤) → ((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) = 𝑤)
46 vex 2577 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑤 ∈ V
47 difexg 3926 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑤 ∈ V → (𝑤 ∖ {𝑧}) ∈ V)
4846, 47ax-mp 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑤 ∖ {𝑧}) ∈ V
49 breq1 3795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → (𝑦𝑣 ↔ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣))
5049anbi2d 445 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) ↔ (𝑣 ∈ ω ∧ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)))
51 uneq1 3118 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → (𝑦 ∪ {𝑧}) = ((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}))
5251sbceq1d 2792 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → ([(𝑦 ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑[((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑))
5352imbi2d 223 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → ((∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [(𝑦 ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑) ↔ (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑)))
5450, 53imbi12d 227 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 = (𝑤 ∖ {𝑧}) → (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [(𝑦 ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑)) ↔ ((𝑣 ∈ ω ∧ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑))))
55 breq1 3795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥𝑣𝑦𝑣))
56 findcard2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜒))
5755, 56imbi12d 227 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥𝑣𝜑) ↔ (𝑦𝑣𝜒)))
5857spv 1756 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → (𝑦𝑣𝜒))
59 rspe 2387 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → ∃𝑣 ∈ ω 𝑦𝑣)
60 isfi 6272 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦 ∈ Fin ↔ ∃𝑣 ∈ ω 𝑦𝑣)
6159, 60sylibr 141 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
62 pm2.27 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑦𝑣 → ((𝑦𝑣𝜒) → 𝜒))
6362adantl 266 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → ((𝑦𝑣𝜒) → 𝜒))
64 findcard2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑦 ∈ Fin → (𝜒𝜃))
6561, 63, 64sylsyld 56 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → ((𝑦𝑣𝜒) → 𝜃))
6658, 65syl5 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → 𝜃))
67 vex 2577 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 𝑦 ∈ V
68 vex 2577 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 𝑧 ∈ V
6968snex 3965 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 {𝑧} ∈ V
7067, 69unex 4204 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 ∪ {𝑧}) ∈ V
71 findcard2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝜑𝜃))
7270, 71sbcie 2820 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ([(𝑦 ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑𝜃)
7366, 72syl6ibr 155 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [(𝑦 ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑))
7448, 54, 73vtocl 2625 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑣 ∈ ω ∧ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑))
75 dfsbcq 2789 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) = 𝑤 → ([((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑[𝑤 / 𝑥]𝜑))
7675imbi2d 223 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) = 𝑤 → ((∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) / 𝑥]𝜑) ↔ (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
7774, 76syl5ib 147 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑤 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) = 𝑤 → ((𝑣 ∈ ω ∧ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
7845, 77syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑤) → ((𝑣 ∈ ω ∧ (𝑤 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
7941, 43, 78mp2and 417 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑤) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑))
8079ex 112 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (𝑧𝑤 → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
8180exlimdv 1716 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (∃𝑧 𝑧𝑤 → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
8240, 81sylbid 143 . . . . . . . . . . 11 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑤 ≈ suc 𝑣) → (𝑤 ≠ ∅ → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
8382ex 112 . . . . . . . . . 10 (𝑣 ∈ ω → (𝑤 ≈ suc 𝑣 → (𝑤 ≠ ∅ → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑))))
8432, 83mpdd 40 . . . . . . . . 9 (𝑣 ∈ ω → (𝑤 ≈ suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → [𝑤 / 𝑥]𝜑)))
8584com23 76 . . . . . . . 8 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → (𝑤 ≈ suc 𝑣[𝑤 / 𝑥]𝜑)))
8685alrimdv 1772 . . . . . . 7 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ∀𝑤(𝑤 ≈ suc 𝑣[𝑤 / 𝑥]𝜑)))
87 nfv 1437 . . . . . . . 8 𝑤(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)
88 nfv 1437 . . . . . . . . 9 𝑥 𝑤 ≈ suc 𝑣
89 nfsbc1v 2805 . . . . . . . . 9 𝑥[𝑤 / 𝑥]𝜑
9088, 89nfim 1480 . . . . . . . 8 𝑥(𝑤 ≈ suc 𝑣[𝑤 / 𝑥]𝜑)
91 breq1 3795 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑤 → (𝑥 ≈ suc 𝑣𝑤 ≈ suc 𝑣))
92 sbceq1a 2796 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑤 → (𝜑[𝑤 / 𝑥]𝜑))
9391, 92imbi12d 227 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑤 → ((𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑) ↔ (𝑤 ≈ suc 𝑣[𝑤 / 𝑥]𝜑)))
9487, 90, 93cbval 1653 . . . . . . 7 (∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑) ↔ ∀𝑤(𝑤 ≈ suc 𝑣[𝑤 / 𝑥]𝜑))
9586, 94syl6ibr 155 . . . . . 6 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
965, 8, 11, 17, 95finds1 4353 . . . . 5 (𝑤 ∈ ω → ∀𝑥(𝑥𝑤𝜑))
979619.21bi 1466 . . . 4 (𝑤 ∈ ω → (𝑥𝑤𝜑))
9897rexlimiv 2444 . . 3 (∃𝑤 ∈ ω 𝑥𝑤𝜑)
992, 98sylbi 118 . 2 (𝑥 ∈ Fin → 𝜑)
1001, 99vtoclga 2636 1 (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)
 Colors of variables: wff set class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 101   ↔ wb 102  ∀wal 1257   = wceq 1259  ∃wex 1397   ∈ wcel 1409   ≠ wne 2220  ∃wrex 2324  Vcvv 2574  [wsbc 2787   ∖ cdif 2942   ∪ cun 2943  ∅c0 3252  {csn 3403   class class class wbr 3792  suc csuc 4130  ωcom 4341   ≈ cen 6250  Fincfn 6252 This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 103  ax-ia2 104  ax-ia3 105  ax-in1 554  ax-in2 555  ax-io 640  ax-5 1352  ax-7 1353  ax-gen 1354  ax-ie1 1398  ax-ie2 1399  ax-8 1411  ax-10 1412  ax-11 1413  ax-i12 1414  ax-bndl 1415  ax-4 1416  ax-13 1420  ax-14 1421  ax-17 1435  ax-i9 1439  ax-ial 1443  ax-i5r 1444  ax-ext 2038  ax-coll 3900  ax-sep 3903  ax-nul 3911  ax-pow 3955  ax-pr 3972  ax-un 4198  ax-setind 4290  ax-iinf 4339 This theorem depends on definitions:  df-bi 114  df-dc 754  df-3or 897  df-3an 898  df-tru 1262  df-fal 1265  df-nf 1366  df-sb 1662  df-eu 1919  df-mo 1920  df-clab 2043  df-cleq 2049  df-clel 2052  df-nfc 2183  df-ne 2221  df-ral 2328  df-rex 2329  df-reu 2330  df-rab 2332  df-v 2576  df-sbc 2788  df-csb 2881  df-dif 2948  df-un 2950  df-in 2952  df-ss 2959  df-nul 3253  df-if 3360  df-pw 3389  df-sn 3409  df-pr 3410  df-op 3412  df-uni 3609  df-int 3644  df-iun 3687  df-br 3793  df-opab 3847  df-mpt 3848  df-tr 3883  df-id 4058  df-iord 4131  df-on 4133  df-suc 4136  df-iom 4342  df-xp 4379  df-rel 4380  df-cnv 4381  df-co 4382  df-dm 4383  df-rn 4384  df-res 4385  df-ima 4386  df-iota 4895  df-fun 4932  df-fn 4933  df-f 4934  df-f1 4935  df-fo 4936  df-f1o 4937  df-fv 4938  df-er 6137  df-en 6253  df-fin 6255 This theorem is referenced by:  rexfiuz  9816
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