Theorem isinfinf 6967

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 6817	. . . 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 2766	. . . . 5 ⊢ 𝑓 ∈ V
4		imaexg 5024	. . . . 5 ⊢ (𝑓 ∈ V → (𝑓 “ 𝑛) ∈ V)
5	3, 4	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (𝑓 “ 𝑛) ∈ V
6		imassrn 5021	. . . . . 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 5466	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓:ω–1-1→𝐴 → 𝑓:ω⟶𝐴)
9		frn 5419	. . . . . . 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 3195	. . . . 5 ⊢ (((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) ∧ 𝑓:ω–1-1→𝐴) → (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴)
12		ordom 4644	. . . . . . . 8 ⊢ Ord ω
13		ordelss 4415	. . . . . . . 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 6860	. . . . . 6 ⊢ ((𝑓:ω–1-1→𝐴 ∧ 𝑛 ⊆ ω ∧ 𝑛 ∈ ω) → (𝑓 “ 𝑛) ≈ 𝑛)
18	7, 15, 16, 17	syl3anc 1249	. . . . 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 3207	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑓 “ 𝑛) → (𝑥 ⊆ 𝐴 ↔ (𝑓 “ 𝑛) ⊆ 𝐴))
21		breq1 4037	. . . . . 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 2852	. . . 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 1913	. 2 ⊢ ((ω ≼ 𝐴 ∧ 𝑛 ∈ ω) → ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))
26	25	ralrimiva 2570	1 ⊢ (ω ≼ 𝐴 → ∀𝑛 ∈ ω ∃𝑥(𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ≈ 𝑛))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1364  ∃wex 1506   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475  Vcvv 2763   ⊆ wss 3157   class class class wbr 4034  Ord word 4398  ωcom 4627  ran crn 4665   “ cima 4667  ⟶wf 5255  –1-1→wf1 5256   ≈ cen 6806   ≼ cdom 6807

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-iinf 4625

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-id 4329  df-iord 4402  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-er 6601  df-en 6809  df-dom 6810

This theorem is referenced by: (None)