Theorem iunfidisj 7007

Description: The finite union of disjoint finite sets is finite. Note that 𝐵 depends on 𝑥, i.e. can be thought of as 𝐵(𝑥). (Contributed by NM, 23-Mar-2006.) (Revised by Jim Kingdon, 7-Oct-2022.)

Assertion

Ref	Expression
iunfidisj	⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin)

Distinct variable group:   𝑥,𝐴

Allowed substitution hint:   𝐵(𝑥)

Proof of Theorem iunfidisj

Dummy variables 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iuneq1 3926	. . 3 ⊢ (𝑤 = ∅ → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵)
2	1	eleq1d 2262	. 2 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin))
3		iuneq1 3926	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵)
4	3	eleq1d 2262	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin))
5		iuneq1 3926	. . 3 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵)
6	5	eleq1d 2262	. 2 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ Fin))
7		iuneq1 3926	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵)
8	7	eleq1d 2262	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin))
9		0iun 3971	. . . 4 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 = ∅
10		0fin 6942	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ Fin
11	9, 10	eqeltri 2266	. . 3 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin
12	11	a1i 9	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin)
13		iunxun 3993	. . . 4 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 = (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∪ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵)
14		simpr 110	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin)
15		nfcsb1v 3114	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
16		csbeq1a 3090	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → 𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
17	15, 16	iunxsngf 3991	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ V → ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
18	17	elv 2764	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
19		simplrr 536	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))
20	19	eldifad 3165	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → 𝑧 ∈ 𝐴)
21		simpll2 1039	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin)
22	15	nfel1 2347	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin
23	16	eleq1d 2262	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐵 ∈ Fin ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin))
24	22, 23	rspc 2859	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin → ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin))
25	20, 21, 24	sylc 62	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin)
26	18, 25	eqeltrid 2280	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 ∈ Fin)
27		simpll3 1040	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵)
28		simplrl 535	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → 𝑦 ⊆ 𝐴)
29	20	snssd 3764	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → {𝑧} ⊆ 𝐴)
30	19	eldifbd 3166	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
31		disjsn 3681	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅ ↔ ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
32	30, 31	sylibr 134	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → (𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅)
33		disjiun 4025	. . . . . 6 ⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ {𝑧} ⊆ 𝐴 ∧ (𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅)) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) = ∅)
34	27, 28, 29, 32, 33	syl13anc 1251	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) = ∅)
35		unfidisj 6980	. . . . 5 ⊢ ((∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin ∧ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 ∈ Fin ∧ (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) = ∅) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∪ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) ∈ Fin)
36	14, 26, 34, 35	syl3anc 1249	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∪ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) ∈ Fin)
37	13, 36	eqeltrid 2280	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ Fin)
38	37	ex 115	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin → ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ Fin))
39		simp1 999	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → 𝐴 ∈ Fin)
40	2, 4, 6, 8, 12, 38, 39	findcard2d 6949	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2164  ∀wral 2472  Vcvv 2760  ⦋csb 3081   ∖ cdif 3151   ∪ cun 3152   ∩ cin 3153   ⊆ wss 3154  ∅c0 3447  {csn 3619  ∪ ciun 3913  Disj wdisj 4007  Fincfn 6796

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 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-iinf 4621

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-if 3559  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-disj 4008  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-tr 4129  df-id 4325  df-iord 4398  df-on 4400  df-suc 4403  df-iom 4624  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-1o 6471  df-er 6589  df-en 6797  df-fin 6799

This theorem is referenced by:  fsum2dlemstep  11580  fisumcom2  11584  fsumiun  11623  hashiun  11624  hash2iun  11625  fprod2dlemstep  11768  fprodcom2fi  11772