Theorem fin0 6880

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 6756	. . 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 4027	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 ≈ ∅)
6		en0 6790	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ≈ ∅ ↔ 𝐴 = ∅)
7	5, 6	sylib 122	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → 𝐴 = ∅)
8		nner 2351	. . . . 5 ⊢ (𝐴 = ∅ → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
9	7, 8	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑛 = ∅) → ¬ 𝐴 ≠ ∅)
10		n0r 3436	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐴 ≠ ∅)
11	10	necon2bi 2402	. . . . 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 702	. . 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 6778	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) → 𝑛 ≈ 𝐴)
17		bren 6742	. . . . . . . 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 5458	. . . . . . . . . . . 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 4414	. . . . . . . . . . . . 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 2257	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → 𝑚 ∈ 𝑛)
25	20, 24	ffvelcdmd 5649	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) ∧ 𝑚 ∈ ω) ∧ 𝑛 = suc 𝑚) ∧ 𝑓:𝑛–1-1-onto→𝐴) → (𝑓‘𝑚) ∈ 𝐴)
26		elex2 2753	. . . . . . . . . 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 1898	. . . . . 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 2594	. . . 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 4601	. . . 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 798	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ (𝑛 ∈ ω ∧ 𝐴 ≈ 𝑛)) → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))
37	2, 36	rexlimddv 2599	1 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐴 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐴))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 708   = wceq 1353  ∃wex 1492   ∈ wcel 2148   ≠ wne 2347  ∃wrex 2456  ∅c0 3422   class class class wbr 4001  suc csuc 4363  ωcom 4587  ⟶wf 5209  –1-1-onto→wf1o 5212  ‘cfv 5213   ≈ cen 6733  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-iinf 4585

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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-id 4291  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-er 6530  df-en 6736  df-fin 6738

This theorem is referenced by:  findcard2  6884  findcard2s  6885  diffisn  6888  fimax2gtri  6896  elfi2  6966  elfir  6967  fiuni  6972  fifo  6974