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Theorem findcard 6748
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 = ∅ → (𝜑𝜓))
findcard.2 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑𝜒))
findcard.3 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜃))
findcard.4 (𝑥 = 𝐴 → (𝜑𝜏))
findcard.5 𝜓
findcard.6 (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 𝜒𝜃))
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.
StepHypRef Expression
1 findcard.4 . 2 (𝑥 = 𝐴 → (𝜑𝜏))
2 isfi 6621 . . 3 (𝑥 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑥𝑤)
3 breq2 3901 . . . . . . . 8 (𝑤 = ∅ → (𝑥𝑤𝑥 ≈ ∅))
43imbi1d 230 . . . . . . 7 (𝑤 = ∅ → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
54albidv 1778 . . . . . 6 (𝑤 = ∅ → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
6 breq2 3901 . . . . . . . 8 (𝑤 = 𝑣 → (𝑥𝑤𝑥𝑣))
76imbi1d 230 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝑣 → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥𝑣𝜑)))
87albidv 1778 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑)))
9 breq2 3901 . . . . . . . 8 (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑥𝑤𝑥 ≈ suc 𝑣))
109imbi1d 230 . . . . . . 7 (𝑤 = suc 𝑣 → ((𝑥𝑤𝜑) ↔ (𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
1110albidv 1778 . . . . . 6 (𝑤 = suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥𝑤𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
12 en0 6655 . . . . . . . 8 (𝑥 ≈ ∅ ↔ 𝑥 = ∅)
13 findcard.5 . . . . . . . . 9 𝜓
14 findcard.1 . . . . . . . . 9 (𝑥 = ∅ → (𝜑𝜓))
1513, 14mpbiri 167 . . . . . . . 8 (𝑥 = ∅ → 𝜑)
1612, 15sylbi 120 . . . . . . 7 (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
1716ax-gen 1408 . . . . . 6 𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
18 peano2 4477 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ ω)
19 breq2 3901 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑦𝑤𝑦 ≈ suc 𝑣))
2019rspcev 2761 . . . . . . . . . . . . 13 ((suc 𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦𝑤)
2118, 20sylan 279 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦𝑤)
22 isfi 6621 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑦𝑤)
2321, 22sylibr 133 . . . . . . . . . . 11 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
24233adant2 983 . . . . . . . . . 10 ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
25 dif1en 6739 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣𝑧𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
26253expa 1164 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
27 vex 2661 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑦 ∈ V
28 difexg 4037 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V)
2927, 28ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V
30 breq1 3900 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥𝑣 ↔ (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣))
31 findcard.2 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑𝜒))
3230, 31imbi12d 233 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥𝑣𝜑) ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣𝜒)))
3329, 32spcv 2751 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣𝜒))
3426, 33syl5com 29 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧𝑦) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → 𝜒))
3534ralrimdva 2487 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ∀𝑧𝑦 𝜒))
3635imp 123 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑)) → ∀𝑧𝑦 𝜒)
3736an32s 540 . . . . . . . . . . 11 (((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑)) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧𝑦 𝜒)
38373impa 1159 . . . . . . . . . 10 ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧𝑦 𝜒)
39 findcard.6 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 𝜒𝜃))
4024, 38, 39sylc 62 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝜃)
41403exp 1163 . . . . . . . 8 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → (𝑦 ≈ suc 𝑣𝜃)))
4241alrimdv 1830 . . . . . . 7 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣𝜃)))
43 breq1 3900 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ≈ suc 𝑣𝑦 ≈ suc 𝑣))
44 findcard.3 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝜑𝜃))
4543, 44imbi12d 233 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑) ↔ (𝑦 ≈ suc 𝑣𝜃)))
4645cbvalv 1869 . . . . . . 7 (∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑) ↔ ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣𝜃))
4742, 46syl6ibr 161 . . . . . 6 (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥𝑣𝜑) → ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣𝜑)))
485, 8, 11, 17, 47finds1 4484 . . . . 5 (𝑤 ∈ ω → ∀𝑥(𝑥𝑤𝜑))
494819.21bi 1520 . . . 4 (𝑤 ∈ ω → (𝑥𝑤𝜑))
5049rexlimiv 2518 . . 3 (∃𝑤 ∈ ω 𝑥𝑤𝜑)
512, 50sylbi 120 . 2 (𝑥 ∈ Fin → 𝜑)
521, 51vtoclga 2724 1 (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103  wb 104  w3a 945  wal 1312   = wceq 1314  wcel 1463  wral 2391  wrex 2392  Vcvv 2658  cdif 3036  c0 3331  {csn 3495   class class class wbr 3897  suc csuc 4255  ωcom 4472  cen 6598  Fincfn 6600
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 586  ax-in2 587  ax-io 681  ax-5 1406  ax-7 1407  ax-gen 1408  ax-ie1 1452  ax-ie2 1453  ax-8 1465  ax-10 1466  ax-11 1467  ax-i12 1468  ax-bndl 1469  ax-4 1470  ax-13 1474  ax-14 1475  ax-17 1489  ax-i9 1493  ax-ial 1497  ax-i5r 1498  ax-ext 2097  ax-coll 4011  ax-sep 4014  ax-nul 4022  ax-pow 4066  ax-pr 4099  ax-un 4323  ax-setind 4420  ax-iinf 4470
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 803  df-3or 946  df-3an 947  df-tru 1317  df-fal 1320  df-nf 1420  df-sb 1719  df-eu 1978  df-mo 1979  df-clab 2102  df-cleq 2108  df-clel 2111  df-nfc 2245  df-ne 2284  df-ral 2396  df-rex 2397  df-reu 2398  df-rab 2400  df-v 2660  df-sbc 2881  df-csb 2974  df-dif 3041  df-un 3043  df-in 3045  df-ss 3052  df-nul 3332  df-if 3443  df-pw 3480  df-sn 3501  df-pr 3502  df-op 3504  df-uni 3705  df-int 3740  df-iun 3783  df-br 3898  df-opab 3958  df-mpt 3959  df-tr 3995  df-id 4183  df-iord 4256  df-on 4258  df-suc 4261  df-iom 4473  df-xp 4513  df-rel 4514  df-cnv 4515  df-co 4516  df-dm 4517  df-rn 4518  df-res 4519  df-ima 4520  df-iota 5056  df-fun 5093  df-fn 5094  df-f 5095  df-f1 5096  df-fo 5097  df-f1o 5098  df-fv 5099  df-er 6395  df-en 6601  df-fin 6603
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