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Theorem xpfi 8182
Description: The Cartesian product of two finite sets is finite. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Mar-2015.)
Assertion
Ref Expression
xpfi ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)

Proof of Theorem xpfi
Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 xpeq1 5093 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (𝑥 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
21eleq1d 2683 . . . 4 (𝑥 = ∅ → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (∅ × 𝐵) ∈ Fin))
32imbi2d 330 . . 3 (𝑥 = ∅ → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)))
4 xpeq1 5093 . . . . 5 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥 × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵))
54eleq1d 2683 . . . 4 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin))
65imbi2d 330 . . 3 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin)))
7 xpeq1 5093 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
87eleq1d 2683 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
98imbi2d 330 . . 3 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
10 xpeq1 5093 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥 × 𝐵) = (𝐴 × 𝐵))
1110eleq1d 2683 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
1211imbi2d 330 . . 3 (𝑥 = 𝐴 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)))
13 0xp 5165 . . . . 5 (∅ × 𝐵) = ∅
14 0fin 8139 . . . . 5 ∅ ∈ Fin
1513, 14eqeltri 2694 . . . 4 (∅ × 𝐵) ∈ Fin
1615a1i 11 . . 3 (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)
17 neq0 3911 . . . . . . 7 𝑦 = ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤𝑦)
18 sneq 4163 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = 𝑤 → {𝑧} = {𝑤})
1918difeq2d 3711 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = 𝑤 → (𝑦 ∖ {𝑧}) = (𝑦 ∖ {𝑤}))
2019xpeq1d 5103 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵))
2120eleq1d 2683 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑤 → (((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
2221imbi2d 330 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑤 → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
2322rspcv 3294 . . . . . . . . . . 11 (𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
2423adantl 482 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
25 pm2.27 42 . . . . . . . . . . 11 (𝐵 ∈ Fin → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin) → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
2625ad2antlr 762 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin) → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
27 snex 4874 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑤} ∈ V
28 xpexg 6920 . . . . . . . . . . . . . . 15 (({𝑤} ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
2927, 28mpan 705 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
30 id 22 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → 𝐵 ∈ Fin)
31 vex 3192 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑤 ∈ V
32 2ndconst 7218 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ V → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵)
3331, 32mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵)
34 f1oen2g 7923 . . . . . . . . . . . . . 14 ((({𝑤} × 𝐵) ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
3529, 30, 33, 34syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
36 enfii 8128 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
3735, 36mpdan 701 . . . . . . . . . . . 12 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
3837ad2antlr 762 . . . . . . . . . . 11 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
39 unfi 8178 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin)
40 xpundir 5138 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵))
41 difsnid 4315 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑤𝑦 → ((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) = 𝑦)
4241xpeq1d 5103 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
4340, 42syl5eqr 2669 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) = (𝑦 × 𝐵))
4443eleq1d 2683 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4544biimpd 219 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4645adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4739, 46syl5 34 . . . . . . . . . . 11 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4838, 47mpan2d 709 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4924, 26, 483syld 60 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5049ex 450 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5150exlimdv 1858 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∃𝑤 𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5217, 51syl5bi 232 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (¬ 𝑦 = ∅ → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
53 xpeq1 5093 . . . . . . . 8 (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
5453, 15syl6eqel 2706 . . . . . . 7 (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)
5554a1d 25 . . . . . 6 (𝑦 = ∅ → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5652, 55pm2.61d2 172 . . . . 5 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5756ex 450 . . . 4 (𝑦 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5857com23 86 . . 3 (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
593, 6, 9, 12, 16, 58findcard 8150 . 2 (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
6059imp 445 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wex 1701  wcel 1987  wral 2907  Vcvv 3189  cdif 3556  cun 3557  c0 3896  {csn 4153   class class class wbr 4618   × cxp 5077  cres 5081  1-1-ontowf1o 5851  2nd c2nd 7119  cen 7903  Fincfn 7906
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-1o 7512  df-oadd 7516  df-er 7694  df-en 7907  df-fin 7910
This theorem is referenced by:  3xpfi  8183  mapfi  8213  fsuppxpfi  8243  infxpenlem  8787  ackbij1lem9  9001  ackbij1lem10  9002  hashxplem  13167  hashmap  13169  fsum2dlem  14436  fsumcom2  14440  fsumcom2OLD  14441  ackbijnn  14492  fprod2dlem  14642  fprodcom2  14646  fprodcom2OLD  14647  rexpen  14889  crth  15414  phimullem  15415  prmreclem3  15553  ablfaclem3  18414  gsumdixp  18537  gsumbagdiag  19304  psrass1lem  19305  evlslem2  19440  frlmbas3  20043  mamudm  20122  mamufacex  20123  mamures  20124  gsumcom3fi  20134  mamucl  20135  mamudi  20137  mamudir  20138  mamuvs1  20139  mamuvs2  20140  matsca2  20154  matbas2  20155  matplusg2  20161  matvsca2  20162  matplusgcell  20167  matsubgcell  20168  matvscacell  20170  matgsum  20171  mamumat1cl  20173  mattposcl  20187  mdetrsca  20337  mdetunilem9  20354  pmatcoe1fsupp  20434  tsmsxplem1  21875  tsmsxplem2  21876  tsmsxp  21877  i1fadd  23381  i1fmul  23382  itg1addlem4  23385  fsumdvdsmul  24834  fsumvma  24851  lgsquadlem1  25018  lgsquadlem2  25019  lgsquadlem3  25020  relfi  29278  sibfof  30201  erdszelem10  30917  matunitlindflem2  33065  matunitlindf  33066  poimirlem26  33094  poimirlem27  33095  poimirlem28  33096  cntotbnd  33254  pellex  36906  fourierdlem42  39694  etransclem44  39823  etransclem45  39824  etransclem47  39826
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