Theorem hashxp 10083

Description: The size of the Cartesian product of two finite sets is the product of their sizes. (Contributed by Paul Chapman, 30-Nov-2012.)

Assertion

Ref	Expression
hashxp	|- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> (♯ ` ( A X. B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) )

Proof of Theorem hashxp

Dummy variables x y z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		xpeq1 4418	. . . 4 |- ( x = (/) -> ( x X. B ) = ( (/) X. B ) )
2	1	fveq2d 5260	. . 3 |- ( x = (/) -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( (/) X. B ) ) )
3		fveq2 5256	. . . 4 |- ( x = (/) -> (♯ ` x ) = (♯ ` (/) ) )
4	3	oveq1d 5609	. . 3 |- ( x = (/) -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) )
5	2, 4	eqeq12d 2099	. 2 |- ( x = (/) -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( (/) X. B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) ) )
6		xpeq1 4418	. . . 4 |- ( x = y -> ( x X. B ) = ( y X. B ) )
7	6	fveq2d 5260	. . 3 |- ( x = y -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( y X. B ) ) )
8		fveq2 5256	. . . 4 |- ( x = y -> (♯ ` x ) = (♯ ` y ) )
9	8	oveq1d 5609	. . 3 |- ( x = y -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) )
10	7, 9	eqeq12d 2099	. 2 |- ( x = y -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) )
11		xpeq1 4418	. . . 4 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( x X. B ) = ( ( y u. { z } ) X. B ) )
12	11	fveq2d 5260	. . 3 |- ( x = ( y u. { z } ) -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) )
13		fveq2 5256	. . . 4 |- ( x = ( y u. { z } ) -> (♯ ` x ) = (♯ ` ( y u. { z } ) ) )
14	13	oveq1d 5609	. . 3 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) )
15	12, 14	eqeq12d 2099	. 2 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) ) )
16		xpeq1 4418	. . . 4 |- ( x = A -> ( x X. B ) = ( A X. B ) )
17	16	fveq2d 5260	. . 3 |- ( x = A -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( A X. B ) ) )
18		fveq2 5256	. . . 4 |- ( x = A -> (♯ ` x ) = (♯ ` A ) )
19	18	oveq1d 5609	. . 3 |- ( x = A -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) )
20	17, 19	eqeq12d 2099	. 2 |- ( x = A -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( A X. B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) ) )
21		hash0 10054	. . . . 5 |- (♯ ` (/) ) = 0
22	21	oveq1i 5604	. . . 4 |- ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) = ( 0 x. (♯ ` B ) )
23		hashcl 10038	. . . . . . 7 |- ( B e. Fin -> (♯ ` B ) e. NN0 )
24	23	nn0cnd 8638	. . . . . 6 |- ( B e. Fin -> (♯ ` B ) e. CC )
25	24	mul02d 7791	. . . . 5 |- ( B e. Fin -> ( 0 x. (♯ ` B ) ) = 0 )
26	25	adantl 271	. . . 4 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( 0 x. (♯ ` B ) ) = 0 )
27	22, 26	syl5eq 2129	. . 3 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) = 0 )
28		0xp 4479	. . . . 5 |- ( (/) X. B ) = (/)
29	28	fveq2i 5259	. . . 4 |- (♯ ` ( (/) X. B ) ) = (♯ ` (/) )
30	29, 21	eqtri 2105	. . 3 |- (♯ ` ( (/) X. B ) ) = 0
31	27, 30	syl6reqr 2136	. 2 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> (♯ ` ( (/) X. B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) )
32		oveq1 5601	. . . . 5 |- ( (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) -> ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
33	32	adantl 271	. . . 4 |- ( ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) -> ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
34		xpundir 4456	. . . . . . 7 |- ( ( y u. { z } ) X. B ) = ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) )
35	34	fveq2i 5259	. . . . . 6 |- (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = (♯ ` ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) ) )
36		simplr 497	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> y e. Fin )
37		simpllr 501	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> B e. Fin )
38		xpfi 6568	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin )
39	36, 37, 38	syl2anc 403	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( y X. B ) e. Fin )
40		vex 2617	. . . . . . . . . . 11 |- z e. _V
41		snfig 6464	. . . . . . . . . . 11 |- ( z e. _V -> { z } e. Fin )
42	40, 41	ax-mp 7	. . . . . . . . . 10 |- { z } e. Fin
43		xpfi 6568	. . . . . . . . . 10 |- ( ( { z } e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( { z } X. B ) e. Fin )
44	42, 43	mpan 415	. . . . . . . . 9 |- ( B e. Fin -> ( { z } X. B ) e. Fin )
45	44	ad3antlr 477	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( { z } X. B ) e. Fin )
46		simprr 499	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> z e. ( A \ y ) )
47	46	eldifbd 2998	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> -. z e. y )
48		inxp 4531	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y X. B ) i^i ( { z } X. B ) ) = ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) )
49		disjsn 3481	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( y i^i { z } ) = (/) <-> -. z e. y )
50	49	biimpri 131	. . . . . . . . . . . 12 |- ( -. z e. y -> ( y i^i { z } ) = (/) )
51	50	xpeq1d 4427	. . . . . . . . . . 11 |- ( -. z e. y -> ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) ) = ( (/) X. ( B i^i B ) ) )
52		0xp 4479	. . . . . . . . . . 11 |- ( (/) X. ( B i^i B ) ) = (/)
53	51, 52	syl6eq 2133	. . . . . . . . . 10 |- ( -. z e. y -> ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) ) = (/) )
54	48, 53	syl5eq 2129	. . . . . . . . 9 |- ( -. z e. y -> ( ( y X. B ) i^i ( { z } X. B ) ) = (/) )
55	47, 54	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( ( y X. B ) i^i ( { z } X. B ) ) = (/) )
56		hashun 10062	. . . . . . . 8 |- ( ( ( y X. B ) e. Fin /\ ( { z } X. B ) e. Fin /\ ( ( y X. B ) i^i ( { z } X. B ) ) = (/) ) -> (♯ ` ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` ( { z } X. B ) ) ) )
57	39, 45, 55, 56	syl3anc 1172	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` ( { z } X. B ) ) ) )
58	40	snex 3987	. . . . . . . . . . . 12 |- { z } e. _V
59	58	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> { z } e. _V )
60		xpcomeng 6477	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( { z } e. _V /\ B e. Fin ) -> ( { z } X. B ) ~~ ( B X. { z } ) )
61	59, 37, 60	syl2anc 403	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( { z } X. B ) ~~ ( B X. { z } ) )
62	40	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> z e. _V )
63		xpsneng 6471	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( B e. Fin /\ z e. _V ) -> ( B X. { z } ) ~~ B )
64	37, 62, 63	syl2anc 403	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( B X. { z } ) ~~ B )
65		entr 6434	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( { z } X. B ) ~~ ( B X. { z } ) /\ ( B X. { z } ) ~~ B ) -> ( { z } X. B ) ~~ B )
66	61, 64, 65	syl2anc 403	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( { z } X. B ) ~~ B )
67		hashen 10041	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( { z } X. B ) e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( (♯ ` ( { z } X. B ) ) = (♯ ` B ) <-> ( { z } X. B ) ~~ B ) )
68	45, 37, 67	syl2anc 403	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( (♯ ` ( { z } X. B ) ) = (♯ ` B ) <-> ( { z } X. B ) ~~ B ) )
69	66, 68	mpbird 165	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` ( { z } X. B ) ) = (♯ ` B ) )
70	69	oveq2d 5610	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` ( { z } X. B ) ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) )
71	57, 70	eqtrd 2117	. . . . . 6 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) )
72	35, 71	syl5eq 2129	. . . . 5 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) )
73	72	adantr 270	. . . 4 |- ( ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) -> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) )
74		hashunsng 10064	. . . . . . . . 9 |- ( z e. _V -> ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> (♯ ` ( y u. { z } ) ) = ( (♯ ` y ) + 1 ) ) )
75	40, 74	ax-mp 7	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> (♯ ` ( y u. { z } ) ) = ( (♯ ` y ) + 1 ) )
76	75	oveq1d 5609	. . . . . . 7 |- ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) + 1 ) x. (♯ ` B ) ) )
77	36, 47, 76	syl2anc 403	. . . . . 6 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) + 1 ) x. (♯ ` B ) ) )
78		hashcl 10038	. . . . . . . . 9 |- ( y e. Fin -> (♯ ` y ) e. NN0 )
79	78	nn0cnd 8638	. . . . . . . 8 |- ( y e. Fin -> (♯ ` y ) e. CC )
80	36, 79	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` y ) e. CC )
81	37, 24	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` B ) e. CC )
82	80, 81	adddirp1d 7435	. . . . . 6 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( ( (♯ ` y ) + 1 ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
83	77, 82	eqtrd 2117	. . . . 5 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
84	83	adantr 270	. . . 4 |- ( ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) -> ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
85	33, 73, 84	3eqtr4d 2127	. . 3 |- ( ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) /\ (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) -> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) )
86	85	ex 113	. 2 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) -> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) ) )
87		simpl 107	. 2 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> A e. Fin )
88	5, 10, 15, 20, 31, 86, 87	findcard2sd 6541	1 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> (♯ ` ( A X. B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 102   <-> wb 103   = wceq 1287   e. wcel 1436   _Vcvv 2614   \ cdif 2983   u. cun 2984   i^i cin 2985   C_ wss 2986   (/)c0 3272   {csn 3425   class class class wbr 3814   X. cxp 4402   ` cfv 4972  (class class class)co 5594   ~~ cen 6388   Fincfn 6390   CCcc 7269   0cc0 7271   1c1 7272   + caddc 7274   x. cmul 7276  ♯chash 10032

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 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1379  ax-7 1380  ax-gen 1381  ax-ie1 1425  ax-ie2 1426  ax-8 1438  ax-10 1439  ax-11 1440  ax-i12 1441  ax-bndl 1442  ax-4 1443  ax-13 1447  ax-14 1448  ax-17 1462  ax-i9 1466  ax-ial 1470  ax-i5r 1471  ax-ext 2067  ax-coll 3922  ax-sep 3925  ax-nul 3933  ax-pow 3977  ax-pr 4003  ax-un 4227  ax-setind 4319  ax-iinf 4369  ax-cnex 7357  ax-resscn 7358  ax-1cn 7359  ax-1re 7360  ax-icn 7361  ax-addcl 7362  ax-addrcl 7363  ax-mulcl 7364  ax-addcom 7366  ax-mulcom 7367  ax-addass 7368  ax-mulass 7369  ax-distr 7370  ax-i2m1 7371  ax-0lt1 7372  ax-1rid 7373  ax-0id 7374  ax-rnegex 7375  ax-cnre 7377  ax-pre-ltirr 7378  ax-pre-ltwlin 7379  ax-pre-lttrn 7380  ax-pre-apti 7381  ax-pre-ltadd 7382

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 779  df-3or 923  df-3an 924  df-tru 1290  df-fal 1293  df-nf 1393  df-sb 1690  df-eu 1948  df-mo 1949  df-clab 2072  df-cleq 2078  df-clel 2081  df-nfc 2214  df-ne 2252  df-nel 2347  df-ral 2360  df-rex 2361  df-reu 2362  df-rab 2364  df-v 2616  df-sbc 2829  df-csb 2922  df-dif 2988  df-un 2990  df-in 2992  df-ss 2999  df-nul 3273  df-if 3377  df-pw 3411  df-sn 3431  df-pr 3432  df-op 3434  df-uni 3631  df-int 3666  df-iun 3709  df-br 3815  df-opab 3869  df-mpt 3870  df-tr 3905  df-id 4087  df-iord 4160  df-on 4162  df-ilim 4163  df-suc 4165  df-iom 4372  df-xp 4410  df-rel 4411  df-cnv 4412  df-co 4413  df-dm 4414  df-rn 4415  df-res 4416  df-ima 4417  df-iota 4937  df-fun 4974  df-fn 4975  df-f 4976  df-f1 4977  df-fo 4978  df-f1o 4979  df-fv 4980  df-riota 5550  df-ov 5597  df-oprab 5598  df-mpt2 5599  df-1st 5849  df-2nd 5850  df-recs 6005  df-irdg 6070  df-frec 6091  df-1o 6116  df-oadd 6120  df-er 6225  df-en 6391  df-dom 6392  df-fin 6393  df-pnf 7445  df-mnf 7446  df-xr 7447  df-ltxr 7448  df-le 7449  df-sub 7576  df-neg 7577  df-inn 8335  df-n0 8584  df-z 8661  df-uz 8929  df-fz 9334  df-ihash 10033

This theorem is referenced by:  crth  10994  phimullem  10995