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Theorem findcard2 6585
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 6458 . . 3  |-  ( x  e.  Fin  <->  E. w  e.  om  x  ~~  w
)
3 breq2 3841 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  (/)  ->  ( x 
~~  w  <->  x  ~~  (/) ) )
43imbi1d 229 . . . . . . 7  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  (/) 
->  ph ) ) )
54albidv 1752 . . . . . 6  |-  ( w  =  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
) )
6 breq2 3841 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  v  ->  (
x  ~~  w  <->  x  ~~  v ) )
76imbi1d 229 . . . . . . 7  |-  ( w  =  v  ->  (
( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  v  ->  ph )
) )
87albidv 1752 . . . . . 6  |-  ( w  =  v  ->  ( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x
( x  ~~  v  ->  ph ) ) )
9 breq2 3841 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( x  ~~  w  <->  x 
~~  suc  v )
)
109imbi1d 229 . . . . . . 7  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  ( x  ~~  suc  v  ->  ph )
) )
1110albidv 1752 . . . . . 6  |-  ( w  =  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  w  ->  ph )  <->  A. x ( x 
~~  suc  v  ->  ph ) ) )
12 en0 6492 . . . . . . . 8  |-  ( x 
~~  (/)  <->  x  =  (/) )
13 findcard2.5 . . . . . . . . 9  |-  ps
14 findcard2.1 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  (/)  ->  ( ph  <->  ps ) )
1513, 14mpbiri 166 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  (/)  ->  ph )
1612, 15sylbi 119 . . . . . . 7  |-  ( x 
~~  (/)  ->  ph )
1716ax-gen 1383 . . . . . 6  |-  A. x
( x  ~~  (/)  ->  ph )
18 peano3 4401 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( v  e.  om  ->  suc  v  =/=  (/) )
1918adantr 270 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =/=  (/) )
20 breq1 3840 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( w  =  (/)  ->  ( w 
~~  suc  v  <->  (/)  ~~  suc  v ) )
2120anbi2d 452 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  <-> 
( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v ) ) )
22 peano1 4399 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  (/)  e.  om
23 peano2 4400 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( v  e.  om  ->  suc  v  e.  om )
24 nneneq 6553 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
(/)  e.  om  /\  suc  v  e.  om )  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2522, 23, 24sylancr 405 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( v  e.  om  ->  ( (/)  ~~  suc  v  <->  (/)  =  suc  v ) )
2625biimpa 290 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  (/)  =  suc  v )
2726eqcomd 2093 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( v  e.  om  /\  (/)  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) )
2821, 27syl6bi 161 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( w  =  (/)  ->  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  suc  v  =  (/) ) )
2928com12 30 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =  (/)  ->  suc  v  =  (/) ) )
3029necon3d 2299 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( suc  v  =/=  (/)  ->  w  =/=  (/) ) )
3119, 30mpd 13 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  w  =/=  (/) )
3231ex 113 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  w  =/=  (/) ) )
33 nnfi 6568 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( suc  v  e.  om  ->  suc  v  e.  Fin )
3423, 33syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  om  ->  suc  v  e.  Fin )
3534adantr 270 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  suc  v  e.  Fin )
36 enfi 6569 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( w 
~~  suc  v  ->  ( w  e.  Fin  <->  suc  v  e. 
Fin ) )
3736adantl 271 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  e. 
Fin 
<->  suc  v  e.  Fin ) )
3835, 37mpbird 165 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  w  e.  Fin )
39 fin0 6581 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( w  e.  Fin  ->  (
w  =/=  (/)  <->  E. z 
z  e.  w ) )
4038, 39syl 14 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =/=  (/) 
<->  E. z  z  e.  w ) )
41 simpll 496 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v
)  /\  z  e.  w )  ->  v  e.  om )
42 dif1en 6575 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v  /\  z  e.  w )  ->  ( w  \  {
z } )  ~~  v )
43423expa 1143 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v
)  /\  z  e.  w )  ->  (
w  \  { z } )  ~~  v
)
44 fidifsnid 6567 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( w  e.  Fin  /\  z  e.  w )  ->  ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  =  w )
4538, 44sylan 277 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v
)  /\  z  e.  w )  ->  (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w )
46 vex 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  w  e. 
_V
47 difexg 3972 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( w  e.  _V  ->  (
w  \  { z } )  e.  _V )
4846, 47ax-mp 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( w 
\  { z } )  e.  _V
49 breq1 3840 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  ~~  v 
<->  ( w  \  {
z } )  ~~  v ) )
5049anbi2d 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  <->  ( v  e.  om  /\  ( w 
\  { z } )  ~~  v ) ) )
51 uneq1 3145 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( y  u. 
{ z } )  =  ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } ) )
5251sbceq1d 2843 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. ( ( w 
\  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
5352imbi2d 228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( y  =  ( w  \  { z } )  ->  ( ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph )  <->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
) )
5450, 53imbi12d 232 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 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 )
) ) )
55 breq1 3840 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( x  =  y  ->  (
x  ~~  v  <->  y  ~~  v ) )
56 findcard2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( x  =  y  ->  ( ph 
<->  ch ) )
5755, 56imbi12d 232 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( x  =  y  ->  (
( x  ~~  v  ->  ph )  <->  ( y  ~~  v  ->  ch )
) )
5857spv 1788 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
y  ~~  v  ->  ch ) )
59 rspe 2424 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  ->  E. v  e.  om  y  ~~  v )
60 isfi 6458 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y  e.  Fin  <->  E. v  e.  om  y  ~~  v
)
6159, 60sylibr 132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
y  e.  Fin )
62 pm2.27 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( y 
~~  v  ->  (
( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
6362adantl 271 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  ch ) )
64 findcard2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( y  e.  Fin  ->  ( ch  ->  th ) )
6561, 63, 64sylsyld 57 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( ( y  ~~  v  ->  ch )  ->  th ) )
6658, 65syl5 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  th )
)
67 vex 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  y  e. 
_V
68 vex 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  z  e. 
_V
6968snex 4011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  { z }  e.  _V
7067, 69unex 4257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( y  u.  { z } )  e.  _V
71 findcard2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( x  =  ( y  u. 
{ z } )  ->  ( ph  <->  th )
)
7270, 71sbcie 2871 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( [. ( y  u.  {
z } )  /  x ]. ph  <->  th )
7366, 72syl6ibr 160 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( v  e.  om  /\  y  ~~  v )  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
y  u.  { z } )  /  x ]. ph ) )
7448, 54, 73vtocl 2673 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( v  e.  om  /\  ( w  \  { z } )  ~~  v
)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )
)
75 dfsbcq 2840 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  ( [. ( ( w  \  { z } )  u.  { z } )  /  x ]. ph  <->  [. w  /  x ]. ph ) )
7675imbi2d 228 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  (
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. (
( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  /  x ]. ph )  <->  ( A. x ( x 
~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
7774, 76syl5ib 152 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( w  \  {
z } )  u. 
{ z } )  =  w  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7845, 77syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v
)  /\  z  e.  w )  ->  (
( v  e.  om  /\  ( w  \  {
z } )  ~~  v )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
7941, 43, 78mp2and 424 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v
)  /\  z  e.  w )  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
)
8079ex 113 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( z  e.  w  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8180exlimdv 1747 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( E. z 
z  e.  w  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8240, 81sylbid 148 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( v  e.  om  /\  w  ~~  suc  v )  ->  ( w  =/=  (/)  ->  ( A. x
( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8382ex 113 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( w  =/=  (/)  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) ) )
8432, 83mpdd 40 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  om  ->  (
w  ~~  suc  v  -> 
( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
8584com23 77 . . . . . . . 8  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  (
w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
8685alrimdv 1804 . . . . . . 7  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. w
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph ) ) )
87 nfv 1466 . . . . . . . 8  |-  F/ w
( x  ~~  suc  v  ->  ph )
88 nfv 1466 . . . . . . . . 9  |-  F/ x  w  ~~  suc  v
89 nfsbc1v 2856 . . . . . . . . 9  |-  F/ x [. w  /  x ]. ph
9088, 89nfim 1509 . . . . . . . 8  |-  F/ x
( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
91 breq1 3840 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  (
x  ~~  suc  v  <->  w  ~~  suc  v ) )
92 sbceq1a 2847 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  w  ->  ( ph 
<-> 
[. w  /  x ]. ph ) )
9391, 92imbi12d 232 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  w  ->  (
( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
) )
9487, 90, 93cbval 1684 . . . . . . 7  |-  ( A. x ( x  ~~  suc  v  ->  ph )  <->  A. w ( w  ~~  suc  v  ->  [. w  /  x ]. ph )
)
9586, 94syl6ibr 160 . . . . . 6  |-  ( v  e.  om  ->  ( A. x ( x  ~~  v  ->  ph )  ->  A. x
( x  ~~  suc  v  ->  ph ) ) )
965, 8, 11, 17, 95finds1 4407 . . . . 5  |-  ( w  e.  om  ->  A. x
( x  ~~  w  ->  ph ) )
979619.21bi 1495 . . . 4  |-  ( w  e.  om  ->  (
x  ~~  w  ->  ph ) )
9897rexlimiv 2483 . . 3  |-  ( E. w  e.  om  x  ~~  w  ->  ph )
992, 98sylbi 119 . 2  |-  ( x  e.  Fin  ->  ph )
1001, 99vtoclga 2685 1  |-  ( A  e.  Fin  ->  ta )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 102    <-> wb 103   A.wal 1287    = wceq 1289   E.wex 1426    e. wcel 1438    =/= wne 2255   E.wrex 2360   _Vcvv 2619   [.wsbc 2838    \ cdif 2994    u. cun 2995   (/)c0 3284   {csn 3441   class class class wbr 3837   suc csuc 4183   omcom 4395    ~~ cen 6435   Fincfn 6437
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3946  ax-sep 3949  ax-nul 3957  ax-pow 4001  ax-pr 4027  ax-un 4251  ax-setind 4343  ax-iinf 4393
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2839  df-csb 2932  df-dif 2999  df-un 3001  df-in 3003  df-ss 3010  df-nul 3285  df-if 3390  df-pw 3427  df-sn 3447  df-pr 3448  df-op 3450  df-uni 3649  df-int 3684  df-iun 3727  df-br 3838  df-opab 3892  df-mpt 3893  df-tr 3929  df-id 4111  df-iord 4184  df-on 4186  df-suc 4189  df-iom 4396  df-xp 4434  df-rel 4435  df-cnv 4436  df-co 4437  df-dm 4438  df-rn 4439  df-res 4440  df-ima 4441  df-iota 4967  df-fun 5004  df-fn 5005  df-f 5006  df-f1 5007  df-fo 5008  df-f1o 5009  df-fv 5010  df-er 6272  df-en 6438  df-fin 6440
This theorem is referenced by:  finomni  6775  rexfiuz  10387  fimaxre2  10622
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