Theorem findcard 6790

Description: Schema for induction on the cardinality of a finite set. The inductive hypothesis is that the result is true on the given set with any one element removed. The result is then proven to be true for all finite sets. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.)

Hypotheses

Ref	Expression
findcard.1	⊢ (𝑥 = ∅ → (𝜑 ↔ 𝜓))
findcard.2	⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑 ↔ 𝜒))
findcard.3	⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜃))
findcard.4	⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
findcard.5	⊢ 𝜓
findcard.6	⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒 → 𝜃))

Assertion

Ref	Expression
findcard	⊢ (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝜓,𝑥   𝜒,𝑥   𝜃,𝑥   𝜏,𝑥   𝜑,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦,𝑧)   𝜒(𝑦,𝑧)   𝜃(𝑦,𝑧)   𝜏(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem findcard

Dummy variables 𝑤 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		findcard.4	. 2 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
2		isfi 6663	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤)
3		breq2 3941	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = ∅ → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ ∅))
4	3	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = ∅ → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
5	4	albidv 1797	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
6		breq2 3941	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ 𝑣))
7	6	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
8	7	albidv 1797	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
9		breq2 3941	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ suc 𝑣))
10	9	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
11	10	albidv 1797	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
12		en0 6697	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ≈ ∅ ↔ 𝑥 = ∅)
13		findcard.5	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝜓
14		findcard.1	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝜑 ↔ 𝜓))
15	13, 14	mpbiri 167	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = ∅ → 𝜑)
16	12, 15	sylbi 120	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
17	16	ax-gen 1426	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
18		peano2 4517	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ ω)
19		breq2 3941	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑦 ≈ 𝑤 ↔ 𝑦 ≈ suc 𝑣))
20	19	rspcev 2793	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((suc 𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
21	18, 20	sylan 281	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
22		isfi 6663	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
23	21, 22	sylibr 133	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
24	23	3adant2 1001	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
25		dif1en 6781	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣 ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
26	25	3expa 1182	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
27		vex 2692	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝑦 ∈ V
28		difexg 4077	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V)
29	27, 28	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V
30		breq1 3940	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥 ≈ 𝑣 ↔ (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣))
31		findcard.2	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑 ↔ 𝜒))
32	30, 31	imbi12d 233	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣 → 𝜒)))
33	29, 32	spcv 2783	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣 → 𝜒))
34	26, 33	syl5com 29	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → 𝜒))
35	34	ralrimdva 2515	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒))
36	35	imp 123	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
37	36	an32s 558	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
38	37	3impa 1177	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
39		findcard.6	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒 → 𝜃))
40	24, 38, 39	sylc 62	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝜃)
41	40	3exp 1181	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → (𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
42	41	alrimdv 1849	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
43		breq1 3940	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ≈ suc 𝑣 ↔ 𝑦 ≈ suc 𝑣))
44		findcard.3	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜃))
45	43, 44	imbi12d 233	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑) ↔ (𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
46	45	cbvalv 1890	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑) ↔ ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃))
47	42, 46	syl6ibr 161	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
48	5, 8, 11, 17, 47	finds1 4524	. . . . 5 ⊢ (𝑤 ∈ ω → ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
49	48	19.21bi 1538	. . . 4 ⊢ (𝑤 ∈ ω → (𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
50	49	rexlimiv 2546	. . 3 ⊢ (∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑)
51	2, 50	sylbi 120	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ Fin → 𝜑)
52	1, 51	vtoclga 2755	1 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∧ w3a 963  ∀wal 1330   = wceq 1332   ∈ wcel 1481  ∀wral 2417  ∃wrex 2418  Vcvv 2689   ∖ cdif 3073  ∅c0 3368  {csn 3532   class class class wbr 3937  suc csuc 4295  ωcom 4512   ≈ cen 6640  Fincfn 6642

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1424  ax-7 1425  ax-gen 1426  ax-ie1 1470  ax-ie2 1471  ax-8 1483  ax-10 1484  ax-11 1485  ax-i12 1486  ax-bndl 1487  ax-4 1488  ax-13 1492  ax-14 1493  ax-17 1507  ax-i9 1511  ax-ial 1515  ax-i5r 1516  ax-ext 2122  ax-coll 4051  ax-sep 4054  ax-nul 4062  ax-pow 4106  ax-pr 4139  ax-un 4363  ax-setind 4460  ax-iinf 4510

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1335  df-fal 1338  df-nf 1438  df-sb 1737  df-eu 2003  df-mo 2004  df-clab 2127  df-cleq 2133  df-clel 2136  df-nfc 2271  df-ne 2310  df-ral 2422  df-rex 2423  df-reu 2424  df-rab 2426  df-v 2691  df-sbc 2914  df-csb 3008  df-dif 3078  df-un 3080  df-in 3082  df-ss 3089  df-nul 3369  df-if 3480  df-pw 3517  df-sn 3538  df-pr 3539  df-op 3541  df-uni 3745  df-int 3780  df-iun 3823  df-br 3938  df-opab 3998  df-mpt 3999  df-tr 4035  df-id 4223  df-iord 4296  df-on 4298  df-suc 4301  df-iom 4513  df-xp 4553  df-rel 4554  df-cnv 4555  df-co 4556  df-dm 4557  df-rn 4558  df-res 4559  df-ima 4560  df-iota 5096  df-fun 5133  df-fn 5134  df-f 5135  df-f1 5136  df-fo 5137  df-f1o 5138  df-fv 5139  df-er 6437  df-en 6643  df-fin 6645

This theorem is referenced by:  xpfi  6826