Theorem isinfinf 6799

Description: An infinite set contains subsets of arbitrarily large finite cardinality. (Contributed by Jim Kingdon, 15-Jun-2022.)

Assertion

Ref	Expression
isinfinf	⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∀𝑛 ∈ ω ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))

Distinct variable group:   𝐴,𝑛,𝑥

Proof of Theorem isinfinf

Dummy variable 𝑓 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		brdomi 6651	. . . 4 ⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∃𝑓 𝑓:ω–1-1→𝐴)
2	1	adantr 274	. . 3 ⊢ ((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∃𝑓 𝑓:ω–1-1→𝐴)
3		vex 2692	. . . . 5 ⊢ 𝑓 ∈ V
4		imaexg 4901	. . . . 5 ⊢ (𝑓 ∈ V → (𝑓 “ 𝑛) ∈ V)
5	3, 4	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑓 “ 𝑛) ∈ V
6		imassrn 4900	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 “ 𝑛) ⊆ ran 𝑓
7		simpr 109	. . . . . . 7 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑓:ω–1-1→𝐴)
8		f1f 5336	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ω–1-1→𝐴 → 𝑓:ω⟶𝐴)
9		frn 5289	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ω⟶𝐴 → ran 𝑓 ⊆ 𝐴)
10	7, 8, 9	3syl 17	. . . . . 6 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → ran 𝑓 ⊆ 𝐴)
11	6, 10	sstrid 3113	. . . . 5 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴)
12		ordom 4528	. . . . . . . 8 ⊢ Ord ω
13		ordelss 4309	. . . . . . . 8 ⊢ ((Ord ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → 𝑛 ⊆ ω)
14	12, 13	mpan 421	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ω → 𝑛 ⊆ ω)
15	14	ad2antlr 481	. . . . . 6 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑛 ⊆ ω)
16		simplr 520	. . . . . 6 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑛 ∈ ω)
17		f1imaeng 6694	. . . . . 6 ⊢ ((𝑓:ω–1-1→𝐴 ∧ 𝑛 ⊆ ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)
18	7, 15, 16, 17	syl3anc 1217	. . . . 5 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)
19	11, 18	jca 304	. . . 4 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → ((𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴 ∧ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛))
20		sseq1 3125	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → (𝑥 ⊆ 𝐴 ↔ (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴))
21		breq1 3940	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → (𝑥 ≈ 𝑛 ↔ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛))
22	20, 21	anbi12d 465	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → ((𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛) ↔ ((𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴 ∧ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)))
23	22	spcegv 2777	. . . 4 ⊢ ((𝑓 “ 𝑛) ∈ V → (((𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴 ∧ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛) → ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛)))
24	5, 19, 23	mpsyl 65	. . 3 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))
25	2, 24	exlimddv 1871	. 2 ⊢ ((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))
26	25	ralrimiva 2508	1 ⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∀𝑛 ∈ ω ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   = wceq 1332  ∃wex 1469   ∈ wcel 1481  ∀wral 2417  Vcvv 2689   ⊆ wss 3076   class class class wbr 3937  Ord word 4292  ωcom 4512  ran crn 4548   “ cima 4550  ⟶wf 5127  –1-1→wf1 5128   ≈ cen 6640   ≼ cdom 6641

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-iinf 4510

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 965  df-tru 1335  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-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-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-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-dom 6644

This theorem is referenced by: (None)