Theorem xpfi 7002

Description: The Cartesian product of two finite sets is finite. Lemma 8.1.16 of [AczelRathjen], p. 74. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Mar-2015.)

Assertion

Ref	Expression
xpfi	|- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( A X. B ) e. Fin )

Proof of Theorem xpfi

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		xpeq1 4678	. . . . 5 |- ( x = (/) -> ( x X. B ) = ( (/) X. B ) )
2	1	eleq1d 2265	. . . 4 |- ( x = (/) -> ( ( x X. B ) e. Fin <-> ( (/) X. B ) e. Fin ) )
3	2	imbi2d 230	. . 3 |- ( x = (/) -> ( ( B e. Fin -> ( x X. B ) e. Fin ) <-> ( B e. Fin -> ( (/) X. B ) e. Fin ) ) )
4		xpeq1 4678	. . . . 5 |- ( x = ( y \ { z } ) -> ( x X. B ) = ( ( y \ { z } ) X. B ) )
5	4	eleq1d 2265	. . . 4 |- ( x = ( y \ { z } ) -> ( ( x X. B ) e. Fin <-> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) )
6	5	imbi2d 230	. . 3 |- ( x = ( y \ { z } ) -> ( ( B e. Fin -> ( x X. B ) e. Fin ) <-> ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) ) )
7		xpeq1 4678	. . . . 5 |- ( x = y -> ( x X. B ) = ( y X. B ) )
8	7	eleq1d 2265	. . . 4 |- ( x = y -> ( ( x X. B ) e. Fin <-> ( y X. B ) e. Fin ) )
9	8	imbi2d 230	. . 3 |- ( x = y -> ( ( B e. Fin -> ( x X. B ) e. Fin ) <-> ( B e. Fin -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
10		xpeq1 4678	. . . . 5 |- ( x = A -> ( x X. B ) = ( A X. B ) )
11	10	eleq1d 2265	. . . 4 |- ( x = A -> ( ( x X. B ) e. Fin <-> ( A X. B ) e. Fin ) )
12	11	imbi2d 230	. . 3 |- ( x = A -> ( ( B e. Fin -> ( x X. B ) e. Fin ) <-> ( B e. Fin -> ( A X. B ) e. Fin ) ) )
13		0xp 4744	. . . . 5 |- ( (/) X. B ) = (/)
14		0fin 6954	. . . . 5 |- (/) e. Fin
15	13, 14	eqeltri 2269	. . . 4 |- ( (/) X. B ) e. Fin
16	15	a1i 9	. . 3 |- ( B e. Fin -> ( (/) X. B ) e. Fin )
17		xpeq1 4678	. . . . . . . 8 |- ( y = (/) -> ( y X. B ) = ( (/) X. B ) )
18	17, 15	eqeltrdi 2287	. . . . . . 7 |- ( y = (/) -> ( y X. B ) e. Fin )
19	18	a1i13 24	. . . . . 6 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( y = (/) -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
20		sneq 3634	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = w -> { z } = { w } )
21	20	difeq2d 3282	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( z = w -> ( y \ { z } ) = ( y \ { w } ) )
22	21	xpeq1d 4687	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( z = w -> ( ( y \ { z } ) X. B ) = ( ( y \ { w } ) X. B ) )
23	22	eleq1d 2265	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z = w -> ( ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin <-> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) )
24	23	imbi2d 230	. . . . . . . . . . 11 |- ( z = w -> ( ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) <-> ( B e. Fin -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) ) )
25	24	rspcv 2864	. . . . . . . . . 10 |- ( w e. y -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( B e. Fin -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) ) )
26	25	adantl 277	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( B e. Fin -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) ) )
27		pm2.27 40	. . . . . . . . . 10 |- ( B e. Fin -> ( ( B e. Fin -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) )
28	27	ad2antlr 489	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( B e. Fin -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) -> ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin ) )
29		vex 2766	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- w e. _V
30	29	snex 4219	. . . . . . . . . . . . . 14 |- { w } e. _V
31		xpexg 4778	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( { w } e. _V /\ B e. Fin ) -> ( { w } X. B ) e. _V )
32	30, 31	mpan 424	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( B e. Fin -> ( { w } X. B ) e. _V )
33		id 19	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( B e. Fin -> B e. Fin )
34		2ndconst 6289	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( w e. _V -> ( 2nd |` ( { w } X. B ) ) : ( { w } X. B ) -1-1-onto-> B )
35	29, 34	mp1i 10	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( B e. Fin -> ( 2nd |` ( { w } X. B ) ) : ( { w } X. B ) -1-1-onto-> B )
36		f1oen2g 6823	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( { w } X. B ) e. _V /\ B e. Fin /\ ( 2nd |` ( { w } X. B ) ) : ( { w } X. B ) -1-1-onto-> B ) -> ( { w } X. B ) ~~ B )
37	32, 33, 35, 36	syl3anc 1249	. . . . . . . . . . . 12 |- ( B e. Fin -> ( { w } X. B ) ~~ B )
38		enfii 6944	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( B e. Fin /\ ( { w } X. B ) ~~ B ) -> ( { w } X. B ) e. Fin )
39	37, 38	mpdan 421	. . . . . . . . . . 11 |- ( B e. Fin -> ( { w } X. B ) e. Fin )
40	39	ad2antlr 489	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( { w } X. B ) e. Fin )
41		incom 3356	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( { w } i^i ( y \ { w } ) ) = ( ( y \ { w } ) i^i { w } )
42		disjdif 3524	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( { w } i^i ( y \ { w } ) ) = (/)
43	41, 42	eqtr3i 2219	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( y \ { w } ) i^i { w } ) = (/)
44		xpdisj1 5095	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( y \ { w } ) i^i { w } ) = (/) -> ( ( ( y \ { w } ) X. B ) i^i ( { w } X. B ) ) = (/) )
45	43, 44	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( y \ { w } ) X. B ) i^i ( { w } X. B ) ) = (/)
46		unfidisj 6992	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin /\ ( { w } X. B ) e. Fin /\ ( ( ( y \ { w } ) X. B ) i^i ( { w } X. B ) ) = (/) ) -> ( ( ( y \ { w } ) X. B ) u. ( { w } X. B ) ) e. Fin )
47	45, 46	mp3an3 1337	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin /\ ( { w } X. B ) e. Fin ) -> ( ( ( y \ { w } ) X. B ) u. ( { w } X. B ) ) e. Fin )
48		xpundir 4721	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( y \ { w } ) u. { w } ) X. B ) = ( ( ( y \ { w } ) X. B ) u. ( { w } X. B ) )
49		fidifsnid 6941	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( y e. Fin /\ w e. y ) -> ( ( y \ { w } ) u. { w } ) = y )
50	49	adantlr 477	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( y \ { w } ) u. { w } ) = y )
51	50	xpeq1d 4687	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( ( y \ { w } ) u. { w } ) X. B ) = ( y X. B ) )
52	48, 51	eqtr3id 2243	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( ( y \ { w } ) X. B ) u. ( { w } X. B ) ) = ( y X. B ) )
53	52	eleq1d 2265	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( ( ( y \ { w } ) X. B ) u. ( { w } X. B ) ) e. Fin <-> ( y X. B ) e. Fin ) )
54	47, 53	imbitrid 154	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin /\ ( { w } X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) )
55	40, 54	mpan2d 428	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( ( ( y \ { w } ) X. B ) e. Fin -> ( y X. B ) e. Fin ) )
56	26, 28, 55	3syld 57	. . . . . . . 8 |- ( ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) /\ w e. y ) -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) )
57	56	ex 115	. . . . . . 7 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( w e. y -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
58	57	exlimdv 1833	. . . . . 6 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( E. w w e. y -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
59		fin0or 6956	. . . . . . 7 |- ( y e. Fin -> ( y = (/) \/ E. w w e. y ) )
60	59	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( y = (/) \/ E. w w e. y ) )
61	19, 58, 60	mpjaod 719	. . . . 5 |- ( ( y e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) )
62	61	ex 115	. . . 4 |- ( y e. Fin -> ( B e. Fin -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
63	62	com23 78	. . 3 |- ( y e. Fin -> ( A. z e. y ( B e. Fin -> ( ( y \ { z } ) X. B ) e. Fin ) -> ( B e. Fin -> ( y X. B ) e. Fin ) ) )
64	3, 6, 9, 12, 16, 63	findcard 6958	. 2 |- ( A e. Fin -> ( B e. Fin -> ( A X. B ) e. Fin ) )
65	64	imp 124	1 |- ( ( A e. Fin /\ B e. Fin ) -> ( A X. B ) e. Fin )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   \/ wo 709   = wceq 1364   E.wex 1506   e. wcel 2167   A.wral 2475   _Vcvv 2763   \ cdif 3154   u. cun 3155   i^i cin 3156   (/)c0 3451   {csn 3623   class class class wbr 4034   X. cxp 4662   |` cres 4666   -1-1-onto->wf1o 5258   2ndc2nd 6206   ~~ cen 6806   Fincfn 6808

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-if 3563  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-iord 4402  df-on 4404  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-1o 6483  df-er 6601  df-en 6809  df-fin 6811

This theorem is referenced by:  3xpfi  7003  opabfi  7008  hashxp  10935  fsum2dlemstep  11616  fisumcom2  11620  fprod2dlemstep  11804  fprodcom2fi  11808  crth  12417  phimullem  12418  fsumdvdsmul  15311  lgsquadlem2  15403