Theorem isinfinf 6899

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 6751	. . . 4 ⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∃𝑓 𝑓:ω–1-1→𝐴)
2	1	adantr 276	. . 3 ⊢ ((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∃𝑓 𝑓:ω–1-1→𝐴)
3		vex 2742	. . . . 5 ⊢ 𝑓 ∈ V
4		imaexg 4984	. . . . 5 ⊢ (𝑓 ∈ V → (𝑓 “ 𝑛) ∈ V)
5	3, 4	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑓 “ 𝑛) ∈ V
6		imassrn 4983	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 “ 𝑛) ⊆ ran 𝑓
7		simpr 110	. . . . . . 7 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑓:ω–1-1→𝐴)
8		f1f 5423	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ω–1-1→𝐴 → 𝑓:ω⟶𝐴)
9		frn 5376	. . . . . . 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 3168	. . . . 5 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴)
12		ordom 4608	. . . . . . . 8 ⊢ Ord ω
13		ordelss 4381	. . . . . . . 8 ⊢ ((Ord ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → 𝑛 ⊆ ω)
14	12, 13	mpan 424	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ω → 𝑛 ⊆ ω)
15	14	ad2antlr 489	. . . . . 6 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑛 ⊆ ω)
16		simplr 528	. . . . . 6 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → 𝑛 ∈ ω)
17		f1imaeng 6794	. . . . . 6 ⊢ ((𝑓:ω–1-1→𝐴 ∧ 𝑛 ⊆ ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)
18	7, 15, 16, 17	syl3anc 1238	. . . . 5 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)
19	11, 18	jca 306	. . . 4 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → ((𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴 ∧ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛))
20		sseq1 3180	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → (𝑥 ⊆ 𝐴 ↔ (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴))
21		breq1 4008	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → (𝑥 ≈ 𝑛 ↔ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛))
22	20, 21	anbi12d 473	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → ((𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛) ↔ ((𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴 ∧ (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)))
23	22	spcegv 2827	. . . 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 1898	. 2 ⊢ ((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))
26	25	ralrimiva 2550	1 ⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∀𝑛 ∈ ω ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1353  ∃wex 1492   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  Vcvv 2739   ⊆ wss 3131   class class class wbr 4005  Ord word 4364  ωcom 4591  ran crn 4629   “ cima 4631  ⟶wf 5214  –1-1→wf1 5215   ≈ cen 6740   ≼ cdom 6741

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-coll 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-iinf 4589

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 980  df-tru 1356  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-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-tr 4104  df-id 4295  df-iord 4368  df-suc 4373  df-iom 4592  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-er 6537  df-en 6743  df-dom 6744

This theorem is referenced by: (None)