Theorem fin0 6946

Description: A nonempty finite set has at least one element. (Contributed by Jim Kingdon, 10-Sep-2021.)

Assertion

Ref	Expression
fin0	⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Proof of Theorem fin0

Dummy variables 𝑓 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		isfi 6820	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ Fin ↔ ∃𝑛 ∈ ω 𝐴 ≈ 𝑛)
2	1	biimpi 120	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → ∃𝑛 ∈ ω 𝐴 ≈ 𝑛)
3		simplrr 536	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 ≈ 𝑛)
4		simpr 110	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝑛 = ∅)
5	3, 4	breqtrd 4059	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 ≈ ∅)
6		en0 6854	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ≈ ∅ ↔ 𝐴 = ∅)
7	5, 6	sylib 122	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 = ∅)
8		nner 2371	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = ∅ → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
9	7, 8	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
10		n0r 3464	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐴 ≠ ∅)
11	10	necon2bi 2422	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = ∅ → ¬ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)
12	7, 11	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → ¬ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)
13	9, 12	2falsed 703	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
14		simplrr 536	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) → 𝐴 ≈ 𝑛)
15	14	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → 𝐴 ≈ 𝑛)
16	15	ensymd 6842	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → 𝑛 ≈ 𝐴)
17		bren 6806	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ≈ 𝐴 ↔ ∃𝑓 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴)
18	16, 17	sylib 122	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → ∃𝑓 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴)
19		f1of 5504	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴 → 𝑓:𝑛⟶𝐴)
20	19	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝑓:𝑛⟶𝐴)
21		sucidg 4451	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑚 ∈ ω → 𝑚 ∈ suc 𝑚)
22	21	ad3antlr 493	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝑚 ∈ suc 𝑚)
23		simplr 528	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝑛 = suc 𝑚)
24	22, 23	eleqtrrd 2276	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝑚 ∈ 𝑛)
25	20, 24	ffvelcdmd 5698	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → (𝑓‘𝑚) ∈ 𝐴)
26		elex2 2779	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑓‘𝑚) ∈ 𝐴 → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)
27	25, 26	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)
28	27, 10	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝐴 ≠ ∅)
29	28, 27	2thd 175	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
30	18, 29	exlimddv 1913	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
31	30	ex 115	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) → (𝑛 = suc 𝑚 → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)))
32	31	rexlimdva 2614	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) → (∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚 → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴)))
33	32	imp 124	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
34		nn0suc 4640	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ ω → (𝑛 = ∅ ∨ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚))
35	34	ad2antrl 490	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) → (𝑛 = ∅ ∨ ∃𝑚 ∈ ω 𝑛 = suc 𝑚))
36	13, 33, 35	mpjaodan 799	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
37	2, 36	rexlimddv 2619	1 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 709   = wceq 1364  ∃wex 1506   ∈ wcel 2167   ≠ wne 2367  ∃wrex 2476  ∅c0 3450   class class class wbr 4033  suc csuc 4400  ωcom 4626  ⟶wf 5254  –1-1-onto→wf1o 5257  ‘cfv 5258   ≈ cen 6797  Fincfn 6799

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-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-iinf 4624

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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-v 2765  df-sbc 2990  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-br 4034  df-opab 4095  df-id 4328  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-er 6592  df-en 6800  df-fin 6802

This theorem is referenced by:  findcard2  6950  findcard2s  6951  diffisn  6954  fimax2gtri  6962  elfi2  7038  elfir  7039  fiuni  7044  fifo  7046  4sqlem12  12571