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Theorem findcard2 7377
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 7160 . . 3  |-  ( x  e.  Fin  <->  E. w  e.  om  x  ~~  w
)
3 breq2 4241 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  (/)  ->  ( x 
~~  w  <->  x  ~~  (/) ) )
43imbi1d 310 . . . . . . 7  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  (/) 
->  ph ) ) )
54albidv 1636 . . . . . 6  |-  ( w  =  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
) )
6 breq2 4241 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  v  ->  (
x  ~~  w  <->  x  ~~  v ) )
76imbi1d 310 . . . . . . 7  |-  ( w  =  v  ->  (
( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  v  ->  ph )
) )
87albidv 1636 . . . . . 6  |-  ( w  =  v  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  v  ->  ph ) ) )
9 breq2 4241 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( x  ~~  w  <->  x 
~~  suc  v )
)
109imbi1d 310 . . . . . . 7  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  suc  v  ->  ph )
) )
1110albidv 1636 . . . . . 6  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x ( x 
~~  suc  v  ->  ph ) ) )
12 en0 7199 . . . . . . . 8  |-  ( x 
~~  (/)  <->  x  =  (/) )
13 findcard2.5 . . . . . . . . 9  |-  ps
14 findcard2.1 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ph  <->  ps ) )
1513, 14mpbiri 226 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  (/)  ->  ph )
1612, 15sylbi 189 . . . . . . 7  |-  ( x 
~~  (/)  ->  ph )
1716ax-gen 1556 . . . . . 6  |-  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
18 nsuceq0 4690 . . . . . . . . . . . 12  |-  suc  v  =/=  (/)
19 breq1 4240 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( w  =  (/)  ->  ( w 
~~  suc  v  <->  (/)  ~~  suc  v ) )
2019anbi2d 686 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  <-> 
( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v ) ) )
21 peano1 4893 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  (/)  e.  om
22 peano2 4894 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( v  e.  om  ->  suc  v  e.  om )
23 nneneq 7319 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
(/)  e.  om  /\  suc  v  e.  om )  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2421, 22, 23sylancr 646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( v  e.  om  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2524biimpa 472 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  (/)  =  suc  v )
2625eqcomd 2447 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) )
2720, 26syl6bi 221 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) ) )
2827com12 30 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =  (/)  ->  suc  v  =  (/) ) )
2928necon3d 2645 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( suc  v  =/=  (/)  ->  w  =/=  (/) ) )
3018, 29mpi 17 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  w  =/=  (/) )
3130ex 425 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  w  =/=  (/) ) )
32 n0 3622 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =/=  (/)  <->  E. z  z  e.  w )
33 dif1en 7370 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v  /\  z  e.  w )  ->  ( w  \  {
z } )  ~~  v )
34333expia 1156 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( w  \  { z } ) 
~~  v ) )
35 snssi 3966 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  e.  w  ->  { z }  C_  w )
36 uncom 3477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( w  \  { z } )  u.  {
z } )  =  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )
37 undif 3732 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( { z }  C_  w  <->  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )  =  w )
3837biimpi 188 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( { z }  C_  w  ->  ( { z }  u.  ( w  \  { z } ) )  =  w )
3936, 38syl5eq 2486 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( { z }  C_  w  ->  ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  =  w )
40 vex 2965 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  w  e. 
_V
41 difexg 4380 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( w  e.  _V  ->  (
w  \  { z } )  e.  _V )
4240, 41ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( w 
\  { z } )  e.  _V
43 breq1 4240 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  ~~  v 
<->  ( w  \  {
z } )  ~~  v ) )
4443anbi2d 686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  <->  ( v  e.  om  /\  ( w 
\  { z } )  ~~  v ) ) )
45 uneq1 3480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  u. 
{ z } )  =  ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } ) )
46 dfsbcq 3169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( y  u.  { z } )  =  ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  ->  ( [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
4745, 46syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
4847imbi2d 309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 )
) )
4944, 48imbi12d 313 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 4240 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  =  y  ->  (
x  ~~  v  <->  y  ~~  v ) )
51 findcard2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( x  =  y  ->  ( ph 
<->  ch ) )
5250, 51imbi12d 313 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  ~~  v  ->  ph )  <->  ( y  ~~  v  ->  ch )
) )
5352spv 1968 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
y  ~~  v  ->  ch ) )
54 rspe 2773 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  ->  E. v  e.  om  y  ~~  v )
55 isfi 7160 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( y  e.  Fin  <->  E. v  e.  om  y  ~~  v
)
5654, 55sylibr 205 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
y  e.  Fin )
57 pm2.27 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( y 
~~  v  ->  (
( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
5857adantl 454 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
59 findcard2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( y  e.  Fin  ->  ( ch  ->  th ) )
6056, 58, 59sylsyld 55 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  th ) )
6153, 60syl5 31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  th )
)
62 vex 2965 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  y  e. 
_V
63 snex 4434 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  { z }  e.  _V
6462, 63unex 4736 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  u.  { z } )  e.  _V
65 findcard2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( x  =  ( y  u. 
{ z } )  ->  ( ph  <->  th )
)
6664, 65sbcie 3201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( [. ( y  u.  {
z } )  /  x ]. ph  <->  th )
6761, 66syl6ibr 220 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
6842, 49, 67vtocl 3012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( v  e.  om  /\  ( w  \  { z } )  ~~  v
)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
)
69 dfsbcq 3169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  ( [. ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. w  /  x ]. ph ) )
7069imbi2d 309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 ) ) )
7168, 70syl5ib 212 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7235, 39, 713syl 19 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  e.  w  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7372exp3a 427 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  e.  w  ->  (
v  e.  om  ->  ( ( w  \  {
z } )  ~~  v  ->  ( A. x
( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7473com12 30 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  om  ->  (
z  e.  w  -> 
( ( w  \  { z } ) 
~~  v  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7574adantr 453 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( (
w  \  { z } )  ~~  v  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
7634, 75mpdd 39 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7776exlimdv 1647 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( E. z 
z  e.  w  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7832, 77syl5bi 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =/=  (/)  ->  ( A. x
( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7978ex 425 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( w  =/=  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
8031, 79mpdd 39 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8180com23 75 . . . . . . . 8  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
8281alrimdv 1644 . . . . . . 7  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. w
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
83 nfv 1630 . . . . . . . 8  |-  F/ w
( x  ~~  suc  v  ->  ph )
84 nfv 1630 . . . . . . . . 9  |-  F/ x  w  ~~  suc  v
85 nfsbc1v 3186 . . . . . . . . 9  |-  F/ x [. w  /  x ]. ph
8684, 85nfim 1834 . . . . . . . 8  |-  F/ x
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
87 breq1 4240 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  (
x  ~~  suc  v  <->  w  ~~  suc  v ) )
88 sbceq1a 3177 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  ( ph 
<-> 
[. w  /  x ]. ph ) )
8987, 88imbi12d 313 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  w  ->  (
( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
9083, 86, 89cbval 1985 . . . . . . 7  |-  ( A. x ( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  A. w ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
)
9182, 90syl6ibr 220 . . . . . 6  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. x
( x  ~~  suc  v  ->  ph ) ) )
925, 8, 11, 17, 91finds1 4903 . . . . 5  |-  ( w  e.  om  ->  A. x
( x  ~~  w  ->  ph ) )
939219.21bi 1776 . . . 4  |-  ( w  e.  om  ->  (
x  ~~  w  ->  ph ) )
9493rexlimiv 2830 . . 3  |-  ( E. w  e.  om  x  ~~  w  ->  ph )
952, 94sylbi 189 . 2  |-  ( x  e.  Fin  ->  ph )
961, 95vtoclga 3023 1  |-  ( A  e.  Fin  ->  ta )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360   A.wal 1550   E.wex 1551    = wceq 1653    e. wcel 1727    =/= wne 2605   E.wrex 2712   _Vcvv 2962   [.wsbc 3167    \ cdif 3303    u. cun 3304    C_ wss 3306   (/)c0 3613   {csn 3838   class class class wbr 4237   suc csuc 4612   omcom 4874    ~~ cen 7135   Fincfn 7138
This theorem is referenced by:  findcard2s  7378  frfi  7381  fnfi  7413  iunfi  7423  finsschain  7442  infdiffi  7641  fin1a2lem10  8320  wunfi  8627  rexfiuz  12182  drsdirfi  14426  fiuncmp  17498  finiunmbl  19469  mbfresfi  26289  heibor1lem  26556  pclfinclN  30845
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1668  ax-8 1689  ax-13 1729  ax-14 1731  ax-6 1746  ax-7 1751  ax-11 1763  ax-12 1953  ax-ext 2423  ax-sep 4355  ax-nul 4363  ax-pow 4406  ax-pr 4432  ax-un 4730
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2291  df-mo 2292  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2567  df-ne 2607  df-ral 2716  df-rex 2717  df-rab 2720  df-v 2964  df-sbc 3168  df-dif 3309  df-un 3311  df-in 3313  df-ss 3320  df-pss 3322  df-nul 3614  df-if 3764  df-pw 3825  df-sn 3844  df-pr 3845  df-tp 3846  df-op 3847  df-uni 4040  df-br 4238  df-opab 4292  df-tr 4328  df-eprel 4523  df-id 4527  df-po 4532  df-so 4533  df-fr 4570  df-we 4572  df-ord 4613  df-on 4614  df-lim 4615  df-suc 4616  df-om 4875  df-xp 4913  df-rel 4914  df-cnv 4915  df-co 4916  df-dm 4917  df-rn 4918  df-res 4919  df-ima 4920  df-iota 5447  df-fun 5485  df-fn 5486  df-f 5487  df-f1 5488  df-fo 5489  df-f1o 5490  df-fv 5491  df-1o 6753  df-er 6934  df-en 7139  df-fin 7142
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