Theorem findcard 6822

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 6695	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤)
3		breq2 3965	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = ∅ → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ ∅))
4	3	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = ∅ → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
5	4	albidv 1801	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
6		breq2 3965	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ 𝑣))
7	6	imbi1d 230	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
8	7	albidv 1801	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
9		breq2 3965	. . . . . . . 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 1801	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
12		en0 6729	. . . . . . . 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 4548	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ ω)
19		breq2 3965	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑦 ≈ 𝑤 ↔ 𝑦 ≈ suc 𝑣))
20	19	rspcev 2813	. . . . . . . . . . . . 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 6695	. . . . . . . . . . . 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 6813	. . . . . . . . . . . . . . . 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 2712	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝑦 ∈ V
28		difexg 4101	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V)
29	27, 28	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V
30		breq1 3964	. . . . . . . . . . . . . . . . 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 2803	. . . . . . . . . . . . . . 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 2534	. . . . . . . . . . . . 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 1853	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
43		breq1 3964	. . . . . . . . 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 1894	. . . . . . 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 4555	. . . . 5 ⊢ (𝑤 ∈ ω → ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
49	48	19.21bi 1535	. . . 4 ⊢ (𝑤 ∈ ω → (𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
50	49	rexlimiv 2565	. . 3 ⊢ (∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑)
51	2, 50	sylbi 120	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ Fin → 𝜑)
52	1, 51	vtoclga 2775	1 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∧ w3a 963  ∀wal 1330   = wceq 1332   ∈ wcel 2125  ∀wral 2432  ∃wrex 2433  Vcvv 2709   ∖ cdif 3095  ∅c0 3390  {csn 3556   class class class wbr 3961  suc csuc 4320  ωcom 4543   ≈ cen 6672  Fincfn 6674

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 1481  ax-10 1482  ax-11 1483  ax-i12 1484  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-17 1503  ax-i9 1507  ax-ial 1511  ax-i5r 1512  ax-13 2127  ax-14 2128  ax-ext 2136  ax-coll 4075  ax-sep 4078  ax-nul 4086  ax-pow 4130  ax-pr 4164  ax-un 4388  ax-setind 4490  ax-iinf 4541

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 1740  df-eu 2006  df-mo 2007  df-clab 2141  df-cleq 2147  df-clel 2150  df-nfc 2285  df-ne 2325  df-ral 2437  df-rex 2438  df-reu 2439  df-rab 2441  df-v 2711  df-sbc 2934  df-csb 3028  df-dif 3100  df-un 3102  df-in 3104  df-ss 3111  df-nul 3391  df-if 3502  df-pw 3541  df-sn 3562  df-pr 3563  df-op 3565  df-uni 3769  df-int 3804  df-iun 3847  df-br 3962  df-opab 4022  df-mpt 4023  df-tr 4059  df-id 4248  df-iord 4321  df-on 4323  df-suc 4326  df-iom 4544  df-xp 4585  df-rel 4586  df-cnv 4587  df-co 4588  df-dm 4589  df-rn 4590  df-res 4591  df-ima 4592  df-iota 5128  df-fun 5165  df-fn 5166  df-f 5167  df-f1 5168  df-fo 5169  df-f1o 5170  df-fv 5171  df-er 6469  df-en 6675  df-fin 6677

This theorem is referenced by:  xpfi  6863