Theorem hashxp 10604

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 4561	. . . 4 |- ( x = (/) -> ( x X. B ) = ( (/) X. B ) )
2	1	fveq2d 5433	. . 3 |- ( x = (/) -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( (/) X. B ) ) )
3		fveq2 5429	. . . 4 |- ( x = (/) -> (♯ ` x ) = (♯ ` (/) ) )
4	3	oveq1d 5797	. . 3 |- ( x = (/) -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) )
5	2, 4	eqeq12d 2155	. 2 |- ( x = (/) -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( (/) X. B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) ) )
6		xpeq1 4561	. . . 4 |- ( x = y -> ( x X. B ) = ( y X. B ) )
7	6	fveq2d 5433	. . 3 |- ( x = y -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( y X. B ) ) )
8		fveq2 5429	. . . 4 |- ( x = y -> (♯ ` x ) = (♯ ` y ) )
9	8	oveq1d 5797	. . 3 |- ( x = y -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) )
10	7, 9	eqeq12d 2155	. 2 |- ( x = y -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) ) )
11		xpeq1 4561	. . . 4 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( x X. B ) = ( ( y u. { z } ) X. B ) )
12	11	fveq2d 5433	. . 3 |- ( x = ( y u. { z } ) -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) )
13		fveq2 5429	. . . 4 |- ( x = ( y u. { z } ) -> (♯ ` x ) = (♯ ` ( y u. { z } ) ) )
14	13	oveq1d 5797	. . 3 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) )
15	12, 14	eqeq12d 2155	. 2 |- ( x = ( y u. { z } ) -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) ) )
16		xpeq1 4561	. . . 4 |- ( x = A -> ( x X. B ) = ( A X. B ) )
17	16	fveq2d 5433	. . 3 |- ( x = A -> (♯ ` ( x X. B ) ) = (♯ ` ( A X. B ) ) )
18		fveq2 5429	. . . 4 |- ( x = A -> (♯ ` x ) = (♯ ` A ) )
19	18	oveq1d 5797	. . 3 |- ( x = A -> ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) )
20	17, 19	eqeq12d 2155	. 2 |- ( x = A -> ( (♯ ` ( x X. B ) ) = ( (♯ ` x ) x. (♯ ` B ) ) <-> (♯ ` ( A X. B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) ) )
21		0xp 4627	. . . . 5 |- ( (/) X. B ) = (/)
22	21	fveq2i 5432	. . . 4 |- (♯ ` ( (/) X. B ) ) = (♯ ` (/) )
23		hash0 10575	. . . 4 |- (♯ ` (/) ) = 0
24	22, 23	eqtri 2161	. . 3 |- (♯ ` ( (/) X. B ) ) = 0
25	23	oveq1i 5792	. . . 4 |- ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) = ( 0 x. (♯ ` B ) )
26		hashcl 10559	. . . . . . 7 |- ( B e. Fin -> (♯ ` B ) e. NN0 )
27	26	nn0cnd 9056	. . . . . 6 |- ( B e. Fin -> (♯ ` B ) e. CC )
28	27	mul02d 8178	. . . . 5 |- ( B e. Fin -> ( 0 x. (♯ ` B ) ) = 0 )
29	28	adantl 275	. . . 4 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( 0 x. (♯ ` B ) ) = 0 )
30	25, 29	syl5eq 2185	. . 3 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) = 0 )
31	24, 30	eqtr4id 2192	. 2 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> (♯ ` ( (/) X. B ) ) = ( (♯ ` (/) ) x. (♯ ` B ) ) )
32		oveq1 5789	. . . . 5 |- ( (♯ ` ( y X. B ) ) = ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) -> ( (♯ ` ( y X. B ) ) + (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) x. (♯ ` B ) ) + (♯ ` B ) ) )
33	32	adantl 275	. . . 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 4604	. . . . . . 7 |- ( ( y u. { z } ) X. B ) = ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) )
35	34	fveq2i 5432	. . . . . 6 |- (♯ ` ( ( y u. { z } ) X. B ) ) = (♯ ` ( ( y X. B ) u. ( { z } X. B ) ) )
36		simplr 520	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> y e. Fin )
37		simpllr 524	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> B e. Fin )
38		xpfi 6826	. . . . . . . . 9 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin )
39	36, 37, 38	syl2anc 409	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( y X. B ) e. Fin )
40		vex 2692	. . . . . . . . . . 11 |- z e. _V
41		snfig 6716	. . . . . . . . . . 11 |- ( z e. _V -> { z } e. Fin )
42	40, 41	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 |- { z } e. Fin
43		xpfi 6826	. . . . . . . . . 10 |- ( ( { z } e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( { z } X. B ) e. Fin )
44	42, 43	mpan 421	. . . . . . . . 9 |- ( B e. Fin -> ( { z } X. B ) e. Fin )
45	44	ad3antlr 485	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( { z } X. B ) e. Fin )
46		simprr 522	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> z e. ( A \ y ) )
47	46	eldifbd 3088	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> -. z e. y )
48		inxp 4681	. . . . . . . . . 10 |- ( ( y X. B ) i^i ( { z } X. B ) ) = ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) )
49		disjsn 3593	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( y i^i { z } ) = (/) <-> -. z e. y )
50	49	biimpri 132	. . . . . . . . . . . 12 |- ( -. z e. y -> ( y i^i { z } ) = (/) )
51	50	xpeq1d 4570	. . . . . . . . . . 11 |- ( -. z e. y -> ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) ) = ( (/) X. ( B i^i B ) ) )
52		0xp 4627	. . . . . . . . . . 11 |- ( (/) X. ( B i^i B ) ) = (/)
53	51, 52	eqtrdi 2189	. . . . . . . . . 10 |- ( -. z e. y -> ( ( y i^i { z } ) X. ( B i^i B ) ) = (/) )
54	48, 53	syl5eq 2185	. . . . . . . . 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 10583	. . . . . . . 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 1217	. . . . . . 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 4117	. . . . . . . . . . . 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 6730	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( { z } e. _V /\ B e. Fin ) -> ( { z } X. B ) ~~ ( B X. { z } ) )
61	59, 37, 60	syl2anc 409	. . . . . . . . . 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 6724	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( B e. Fin /\ z e. _V ) -> ( B X. { z } ) ~~ B )
64	37, 62, 63	syl2anc 409	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( B X. { z } ) ~~ B )
65		entr 6686	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( { z } X. B ) ~~ ( B X. { z } ) /\ ( B X. { z } ) ~~ B ) -> ( { z } X. B ) ~~ B )
66	61, 64, 65	syl2anc 409	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> ( { z } X. B ) ~~ B )
67		hashen 10562	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( { z } X. B ) e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( (♯ ` ( { z } X. B ) ) = (♯ ` B ) <-> ( { z } X. B ) ~~ B ) )
68	45, 37, 67	syl2anc 409	. . . . . . . . 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 166	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) /\ y e. Fin ) /\ ( y C_ A /\ z e. ( A \ y ) ) ) -> (♯ ` ( { z } X. B ) ) = (♯ ` B ) )
70	69	oveq2d 5798	. . . . . . 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 2173	. . . . . 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 2185	. . . . 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 274	. . . 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 10585	. . . . . . . . 9 |- ( z e. _V -> ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> (♯ ` ( y u. { z } ) ) = ( (♯ ` y ) + 1 ) ) )
75	40, 74	ax-mp 5	. . . . . . . 8 |- ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> (♯ ` ( y u. { z } ) ) = ( (♯ ` y ) + 1 ) )
76	75	oveq1d 5797	. . . . . . 7 |- ( ( y e. Fin /\ -. z e. y ) -> ( (♯ ` ( y u. { z } ) ) x. (♯ ` B ) ) = ( ( (♯ ` y ) + 1 ) x. (♯ ` B ) ) )
77	36, 47, 76	syl2anc 409	. . . . . 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 10559	. . . . . . . . 9 |- ( y e. Fin -> (♯ ` y ) e. NN0 )
79	78	nn0cnd 9056	. . . . . . . 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, 27	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 7816	. . . . . 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 2173	. . . . 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 274	. . . 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 2183	. . 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 114	. 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 108	. 2 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> A e. Fin )
88	5, 10, 15, 20, 31, 86, 87	findcard2sd 6794	1 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> (♯ ` ( A X. B ) ) = ( (♯ ` A ) x. (♯ ` B ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   = wceq 1332   e. wcel 1481   _Vcvv 2689   \ cdif 3073   u. cun 3074   i^i cin 3075   C_ wss 3076   (/)c0 3368   {csn 3532   class class class wbr 3937   X. cxp 4545   ` cfv 5131  (class class class)co 5782   ~~ cen 6640   Fincfn 6642   CCcc 7642   0cc0 7644   1c1 7645   + caddc 7647   x. cmul 7649  ♯chash 10553

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1424  ax-7 1425  ax-gen 1426  ax-ie1 1470  ax-ie2 1471  ax-8 1483  ax-10 1484  ax-11 1485  ax-i12 1486  ax-bndl 1487  ax-4 1488  ax-13 1492  ax-14 1493  ax-17 1507  ax-i9 1511  ax-ial 1515  ax-i5r 1516  ax-ext 2122  ax-coll 4051  ax-sep 4054  ax-nul 4062  ax-pow 4106  ax-pr 4139  ax-un 4363  ax-setind 4460  ax-iinf 4510  ax-cnex 7735  ax-resscn 7736  ax-1cn 7737  ax-1re 7738  ax-icn 7739  ax-addcl 7740  ax-addrcl 7741  ax-mulcl 7742  ax-addcom 7744  ax-mulcom 7745  ax-addass 7746  ax-mulass 7747  ax-distr 7748  ax-i2m1 7749  ax-0lt1 7750  ax-1rid 7751  ax-0id 7752  ax-rnegex 7753  ax-cnre 7755  ax-pre-ltirr 7756  ax-pre-ltwlin 7757  ax-pre-lttrn 7758  ax-pre-apti 7759  ax-pre-ltadd 7760

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1335  df-fal 1338  df-nf 1438  df-sb 1737  df-eu 2003  df-mo 2004  df-clab 2127  df-cleq 2133  df-clel 2136  df-nfc 2271  df-ne 2310  df-nel 2405  df-ral 2422  df-rex 2423  df-reu 2424  df-rab 2426  df-v 2691  df-sbc 2914  df-csb 3008  df-dif 3078  df-un 3080  df-in 3082  df-ss 3089  df-nul 3369  df-if 3480  df-pw 3517  df-sn 3538  df-pr 3539  df-op 3541  df-uni 3745  df-int 3780  df-iun 3823  df-br 3938  df-opab 3998  df-mpt 3999  df-tr 4035  df-id 4223  df-iord 4296  df-on 4298  df-ilim 4299  df-suc 4301  df-iom 4513  df-xp 4553  df-rel 4554  df-cnv 4555  df-co 4556  df-dm 4557  df-rn 4558  df-res 4559  df-ima 4560  df-iota 5096  df-fun 5133  df-fn 5134  df-f 5135  df-f1 5136  df-fo 5137  df-f1o 5138  df-fv 5139  df-riota 5738  df-ov 5785  df-oprab 5786  df-mpo 5787  df-1st 6046  df-2nd 6047  df-recs 6210  df-irdg 6275  df-frec 6296  df-1o 6321  df-oadd 6325  df-er 6437  df-en 6643  df-dom 6644  df-fin 6645  df-pnf 7826  df-mnf 7827  df-xr 7828  df-ltxr 7829  df-le 7830  df-sub 7959  df-neg 7960  df-inn 8745  df-n0 9002  df-z 9079  df-uz 9351  df-fz 9822  df-ihash 10554

This theorem is referenced by:  crth  11936  phimullem  11937