Theorem iunfidisj 6827

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 3821	. . 3 ⊢ (𝑤 = ∅ → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵)
2	1	eleq1d 2206	. 2 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin))
3		iuneq1 3821	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵)
4	3	eleq1d 2206	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin))
5		iuneq1 3821	. . 3 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵)
6	5	eleq1d 2206	. 2 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ Fin))
7		iuneq1 3821	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵)
8	7	eleq1d 2206	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin))
9		0iun 3865	. . . 4 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 = ∅
10		0fin 6771	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ Fin
11	9, 10	eqeltri 2210	. . 3 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin
12	11	a1i 9	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin)
13		iunxun 3887	. . . 4 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 = (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∪ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵)
14		simpr 109	. . . . 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 3030	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
16		csbeq1a 3007	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → 𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
17	15, 16	iunxsngf 3885	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ V → ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
18	17	elv 2685	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
19		simplrr 525	. . . . . . . 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 3077	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → 𝑧 ∈ 𝐴)
21		simpll2 1021	. . . . . . 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 2290	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin
23	16	eleq1d 2206	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐵 ∈ Fin ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin))
24	22, 23	rspc 2778	. . . . . . 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 2224	. . . . 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 1022	. . . . . 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 524	. . . . . 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 3660	. . . . . 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 3078	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
31		disjsn 3580	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅ ↔ ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
32	30, 31	sylibr 133	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → (𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅)
33		disjiun 3919	. . . . . 6 ⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ {𝑧} ⊆ 𝐴 ∧ (𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅)) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) = ∅)
34	27, 28, 29, 32, 33	syl13anc 1218	. . . . 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 6803	. . . . 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 1216	. . . 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 2224	. . 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 114	. 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 981	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → 𝐴 ∈ Fin)
40	2, 4, 6, 8, 12, 38, 39	findcard2d 6778	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ∧ w3a 962   = wceq 1331   ∈ wcel 1480  ∀wral 2414  Vcvv 2681  ⦋csb 2998   ∖ cdif 3063   ∪ cun 3064   ∩ cin 3065   ⊆ wss 3066  ∅c0 3358  {csn 3522  ∪ ciun 3808  Disj wdisj 3901  Fincfn 6627

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 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2119  ax-coll 4038  ax-sep 4041  ax-nul 4049  ax-pow 4093  ax-pr 4126  ax-un 4350  ax-setind 4447  ax-iinf 4497

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2000  df-mo 2001  df-clab 2124  df-cleq 2130  df-clel 2133  df-nfc 2268  df-ne 2307  df-ral 2419  df-rex 2420  df-reu 2421  df-rmo 2422  df-rab 2423  df-v 2683  df-sbc 2905  df-csb 2999  df-dif 3068  df-un 3070  df-in 3072  df-ss 3079  df-nul 3359  df-if 3470  df-pw 3507  df-sn 3528  df-pr 3529  df-op 3531  df-uni 3732  df-int 3767  df-iun 3810  df-disj 3902  df-br 3925  df-opab 3985  df-mpt 3986  df-tr 4022  df-id 4210  df-iord 4283  df-on 4285  df-suc 4288  df-iom 4500  df-xp 4540  df-rel 4541  df-cnv 4542  df-co 4543  df-dm 4544  df-rn 4545  df-res 4546  df-ima 4547  df-iota 5083  df-fun 5120  df-fn 5121  df-f 5122  df-f1 5123  df-fo 5124  df-f1o 5125  df-fv 5126  df-1o 6306  df-er 6422  df-en 6628  df-fin 6630

This theorem is referenced by:  fsum2dlemstep  11196  fisumcom2  11200  fsumiun  11239  hashiun  11240  hash2iun  11241