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Theorem fidcenumlemr 6949
Description: Lemma for fidcenum 6950. 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 5440 . . 3 (𝐹:𝑁onto𝐴 → (𝐹𝑁) = 𝐴)
31, 2syl 14 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑁) = 𝐴)
4 ssid 3175 . . 3 𝑁𝑁
5 fidcenumlemr.n . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ω)
65adantr 276 . . . 4 ((𝜑𝑁𝑁) → 𝑁 ∈ ω)
7 sseq1 3178 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → (𝑤𝑁 ↔ ∅ ⊆ 𝑁))
87anbi2d 464 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁)))
9 imaeq2 4963 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → (𝐹𝑤) = (𝐹 “ ∅))
109eleq1d 2246 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹 “ ∅) ∈ Fin))
118, 10imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = ∅ → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁) → (𝐹 “ ∅) ∈ Fin)))
12 sseq1 3178 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑘 → (𝑤𝑁𝑘𝑁))
1312anbi2d 464 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑘 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑𝑘𝑁)))
14 imaeq2 4963 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑘 → (𝐹𝑤) = (𝐹𝑘))
1514eleq1d 2246 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑘 → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹𝑘) ∈ Fin))
1613, 15imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = 𝑘 → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)))
17 sseq1 3178 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑘 → (𝑤𝑁 ↔ suc 𝑘𝑁))
1817anbi2d 464 . . . . . 6 (𝑤 = suc 𝑘 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)))
19 imaeq2 4963 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑘 → (𝐹𝑤) = (𝐹 “ suc 𝑘))
2019eleq1d 2246 . . . . . 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 3178 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑁 → (𝑤𝑁𝑁𝑁))
2322anbi2d 464 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑁 → ((𝜑𝑤𝑁) ↔ (𝜑𝑁𝑁)))
24 imaeq2 4963 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑁 → (𝐹𝑤) = (𝐹𝑁))
2524eleq1d 2246 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑁 → ((𝐹𝑤) ∈ Fin ↔ (𝐹𝑁) ∈ Fin))
2623, 25imbi12d 234 . . . . 5 (𝑤 = 𝑁 → (((𝜑𝑤𝑁) → (𝐹𝑤) ∈ Fin) ↔ ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin)))
27 ima0 4984 . . . . . . 7 (𝐹 “ ∅) = ∅
28 0fin 6879 . . . . . . 7 ∅ ∈ Fin
2927, 28eqeltri 2250 . . . . . 6 (𝐹 “ ∅) ∈ Fin
3029a1i 9 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∅ ⊆ 𝑁) → (𝐹 “ ∅) ∈ Fin)
31 simprl 529 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝜑)
32 fofn 5437 . . . . . . . . . . . . . . 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 531 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → suc 𝑘𝑁)
36 vex 2740 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑘 ∈ V
3736sucid 4415 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑘 ∈ suc 𝑘
3837a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘 ∈ suc 𝑘)
3935, 38sseldd 3156 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘𝑁)
40 fnsnfv 5572 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 Fn 𝑁𝑘𝑁) → {(𝐹𝑘)} = (𝐹 “ {𝑘}))
4134, 39, 40syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → {(𝐹𝑘)} = (𝐹 “ {𝑘}))
4241uneq2d 3289 . . . . . . . . . . 11 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘})))
43 df-suc 4369 . . . . . . . . . . . . 13 suc 𝑘 = (𝑘 ∪ {𝑘})
4443imaeq2i 4965 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 “ suc 𝑘) = (𝐹 “ (𝑘 ∪ {𝑘}))
45 imaundi 5038 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 “ (𝑘 ∪ {𝑘})) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘}))
4644, 45eqtri 2198 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 “ suc 𝑘) = ((𝐹𝑘) ∪ (𝐹 “ {𝑘}))
4742, 46eqtr4di 2228 . . . . . . . . . 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 3737 . . . . . . . . . 10 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → {(𝐹𝑘)} ⊆ (𝐹𝑘))
51 ssequn2 3308 . . . . . . . . . 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 2212 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → (𝐹 “ suc 𝑘) = (𝐹𝑘))
54 sssucid 4413 . . . . . . . . . . . 12 𝑘 ⊆ suc 𝑘
55 sstr 3163 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ⊆ suc 𝑘 ∧ suc 𝑘𝑁) → 𝑘𝑁)
5654, 55mpan 424 . . . . . . . . . . 11 (suc 𝑘𝑁𝑘𝑁)
5756ad2antll 491 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘𝑁)
58 simplr 528 . . . . . . . . . 10 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin))
5931, 57, 58mp2and 433 . . . . . . . . 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 2254 . . . . . . 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 5435 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑁onto𝐴𝐹:𝑁𝐴)
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . . 11 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝐹:𝑁𝐴)
6766, 39ffvelcdmd 5649 . . . . . . . . . 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 6913 . . . . . . . . 9 (((𝐹𝑘) ∈ Fin ∧ (𝐹𝑘) ∈ 𝐴 ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) ∈ Fin)
7163, 68, 69, 70syl3anc 1238 . . . . . . . 8 ((((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) ∧ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)) → ((𝐹𝑘) ∪ {(𝐹𝑘)}) ∈ Fin)
7262, 71eqeltrrd 2255 . . . . . . 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 527 . . . . . . . 8 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → 𝑘 ∈ ω)
7674, 64, 75, 57, 67fidcenumlemrk 6948 . . . . . . 7 (((𝑘 ∈ ω ∧ ((𝜑𝑘𝑁) → (𝐹𝑘) ∈ Fin)) ∧ (𝜑 ∧ suc 𝑘𝑁)) → ((𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘) ∨ ¬ (𝐹𝑘) ∈ (𝐹𝑘)))
7761, 72, 76mpjaodan 798 . . . . . 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 4597 . . . 4 (𝑁 ∈ ω → ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin))
806, 79mpcom 36 . . 3 ((𝜑𝑁𝑁) → (𝐹𝑁) ∈ Fin)
814, 80mpan2 425 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑁) ∈ Fin)
823, 81eqeltrrd 2255 1 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  DECID wdc 834   = wceq 1353  wcel 2148  wral 2455  cun 3127  wss 3129  c0 3422  {csn 3592  suc csuc 4363  ωcom 4587  cima 4627   Fn wfn 5208  wf 5209  ontowfo 5211  cfv 5213  Fincfn 6735
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-sep 4119  ax-nul 4127  ax-pow 4172  ax-pr 4207  ax-un 4431  ax-setind 4534  ax-iinf 4585
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-ral 2460  df-rex 2461  df-v 2739  df-sbc 2963  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3809  df-int 3844  df-br 4002  df-opab 4063  df-tr 4100  df-id 4291  df-iord 4364  df-on 4366  df-suc 4369  df-iom 4588  df-xp 4630  df-rel 4631  df-cnv 4632  df-co 4633  df-dm 4634  df-rn 4635  df-res 4636  df-ima 4637  df-iota 5175  df-fun 5215  df-fn 5216  df-f 5217  df-f1 5218  df-fo 5219  df-f1o 5220  df-fv 5221  df-1o 6412  df-er 6530  df-en 6736  df-fin 6738
This theorem is referenced by:  fidcenum  6950
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