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Theorem fidcenumlemr 7266
Description: Lemma for fidcenum 7267. Reverse direction (put into deduction form). (Contributed by Jim Kingdon, 19-Oct-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
fidcenumlemr.dc (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 DECID 𝑥 = 𝑦)
fidcenumlemr.f (𝜑𝐹:𝑁onto𝐴)
fidcenumlemr.n (𝜑𝑁 ∈ ω)
Assertion
Ref Expression
fidcenumlemr (𝜑𝐴 ∈ Fin)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝑁(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem fidcenumlemr
Dummy variables 𝑘 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fidcenumlemr.f . . 3 (𝜑𝐹:𝑁onto𝐴)
2 foima 5618 . . 3 (𝐹:𝑁onto𝐴 → (𝐹𝑁) = 𝐴)
31, 2syl 14 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑁) = 𝐴)
4 ssid 3268 . . 3 𝑁𝑁
5 fidcenumlemr.n . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ω)
65adantr 276 . . . 4 ((𝜑𝑁𝑁) → 𝑁 ∈ ω)
7 sseq1 3271 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → (𝑤𝑁 ↔ ∅ ⊆ 𝑁))
87anbi2d 468 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁)))
9 imaeq2 5120 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → (𝐹𝑤) = (𝐹 “ ∅))
109eleq1d 2307 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹 “ ∅) ∈ Fin))
118, 10imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = ∅ → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁) → (𝐹 “ ∅) ∈ Fin)))
12 sseq1 3271 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑘 → (𝑤𝑁𝑘𝑁))
1312anbi2d 468 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑘 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑𝑘𝑁)))
14 imaeq2 5120 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑘 → (𝐹𝑤) = (𝐹𝑘))
1514eleq1d 2307 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑘 → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹𝑘) ∈ Fin))
1613, 15imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = 𝑘 → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)))
17 sseq1 3271 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑘 → (𝑤𝑁 ↔ suc 𝑘𝑁))
1817anbi2d 468 . . . . . 6 (𝑤 = suc 𝑘 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)))
19 imaeq2 5120 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑘 → (𝐹𝑤) = (𝐹 “ suc 𝑘))
2019eleq1d 2307 . . . . . 6 (𝑤 = suc 𝑘 → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin))
2118, 20imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = suc 𝑘 → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁) → (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin)))
22 sseq1 3271 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑁 → (𝑤𝑁𝑁𝑁))
2322anbi2d 468 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑁 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑𝑁𝑁)))
24 imaeq2 5120 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑁 → (𝐹𝑤) = (𝐹𝑁))
2524eleq1d 2307 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑁 → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹𝑁) ∈ Fin))
2623, 25imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = 𝑁 → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin)))
27 ima0 5144 . . . . . . 7 (𝐹 “ ∅) = ∅
28 0fi 7182 . . . . . . 7 ∅ ∈ Fin
2927, 28eqeltri 2311 . . . . . 6 (𝐹 “ ∅) ∈ Fin
3029a1i 9 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁) → (𝐹 “ ∅) ∈ Fin)
31 simprl 535 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝜑)
32 fofn 5615 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹:𝑁onto𝐴𝐹 Fn 𝑁)
331, 32syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹 Fn 𝑁)
3431, 33syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝐹 Fn 𝑁)
35 simprr 537 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → suc 𝑘𝑁)
36 vex 2824 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑘 ∈ V
3736sucid 4560 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑘 ∈ suc 𝑘
3837a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘 ∈ suc 𝑘)
3935, 38sseldd 3249 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘𝑁)
40 fnsnfv 5759 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 Fn 𝑁𝑘𝑁) → {(𝐹𝑘)} = (𝐹 “ {𝑘}))
4134, 39, 40syl2anc 415 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → {(𝐹𝑘)} = (𝐹 “ {𝑘}))
4241uneq2d 3383 . . . . . . . . . . 11 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘})))
43 df-suc 4514 . . . . . . . . . . . . 13 suc 𝑘 = (𝑘 ∪ {𝑘})
4443imaeq2i 5122 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 “ suc 𝑘) = (𝐹 “ (𝑘 ∪ {𝑘}))
45 imaundi 5198 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 “ (𝑘 ∪ {𝑘})) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘}))
4644, 45eqtri 2259 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 “ suc 𝑘) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘}))
4742, 46eqtr4di 2289 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = (𝐹 “ suc 𝑘))
4847adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = (𝐹 “ suc 𝑘))
49 simpr 110 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
5049snssd 3858 . . . . . . . . . 10 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → {(𝐹𝑘)} ⊆ (𝐹𝑘))
51 ssequn2 3402 . . . . . . . . . 10 ({(𝐹𝑘)} ⊆ (𝐹𝑘) ↔ ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = (𝐹𝑘))
5250, 51sylib 122 . . . . . . . . 9 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = (𝐹𝑘))
5348, 52eqtr3d 2273 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹 “ suc 𝑘) = (𝐹𝑘))
54 sssucid 4558 . . . . . . . . . . . 12 𝑘 ⊆ suc 𝑘
55 sstr 3256 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ⊆ suc 𝑘 ∧ suc 𝑘𝑁) → 𝑘𝑁)
5654, 55mpan 428 . . . . . . . . . . 11 (suc 𝑘𝑁𝑘𝑁)
5756ad2antll 495 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘𝑁)
58 simplr 533 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin))
5931, 57, 58mp2and 437 . . . . . . . . 9 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)
6059adantr 276 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)
6153, 60eqeltrd 2315 . . . . . . 7 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin)
6247adantr 276 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = (𝐹 “ suc 𝑘))
6359adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)
6431, 1syl 14 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝐹:𝑁onto𝐴)
65 fof 5613 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑁onto𝐴𝐹:𝑁𝐴)
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . . 11 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝐹:𝑁𝐴)
6766, 39ffvelcdmd 5838 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → (𝐹𝑘) ∈ 𝐴)
6867adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹𝑘) ∈ 𝐴)
69 simpr 110 . . . . . . . . 9 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
70 unsnfi 7220 . . . . . . . . 9 (((𝐹𝑘) ∈ Fin ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝐴 ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) ∈ Fin)
7163, 68, 69, 70syl3anc 1278 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) ∈ Fin)
7262, 71eqeltrrd 2316 . . . . . . 7 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin)
73 fidcenumlemr.dc . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 DECID 𝑥 = 𝑦)
7431, 73syl 14 . . . . . . . 8 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 DECID 𝑥 = 𝑦)
75 simpll 531 . . . . . . . 8 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘 ∈ ω)
7674, 64, 75, 57, 67fidcenumlemrk 7265 . . . . . . 7 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘) ∨ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)))
7761, 72, 76mpjaodan 810 . . . . . 6 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin)
7877exp31 364 . . . . 5 (𝑘 ∈ ω → (((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin) → ((𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁) → (𝐹 “ suc 𝑘) ∈ Fin)))
7911, 16, 21, 26, 30, 78finds 4745 . . . 4 (𝑁 ∈ ω → ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin))
806, 79mpcom 36 . . 3 ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin)
814, 80mpan2 429 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑁) ∈ Fin)
823, 81eqeltrrd 2316 1 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  DECID wdc 846   = wceq 1402  wcel 2209  wral 2528  cun 3218  wss 3220  c0 3520  {csn 3708  suc csuc 4508  ωcom 4735  cima 4775   Fn wfn 5370  wf 5371  ontowfo 5373  cfv 5375  Fincfn 7016
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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-ral 2533  df-rex 2534  df-v 2823  df-sbc 3052  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3690  df-sn 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-br 4129  df-opab 4191  df-tr 4228  df-id 4436  df-iord 4509  df-on 4511  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-res 4784  df-ima 4785  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fo 5381  df-f1o 5382  df-fv 5383  df-1o 6681  df-er 6801  df-en 7017  df-fin 7019
This theorem is referenced by:  fidcenum  7267
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