Theorem iunfidisj 6911

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 3879	. . 3 ⊢ (𝑤 = ∅ → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵)
2	1	eleq1d 2235	. 2 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin))
3		iuneq1 3879	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵)
4	3	eleq1d 2235	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝑦 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin))
5		iuneq1 3879	. . 3 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵)
6	5	eleq1d 2235	. 2 ⊢ (𝑤 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ (𝑦 ∪ {𝑧})𝐵 ∈ Fin))
7		iuneq1 3879	. . 3 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → ∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 = ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵)
8	7	eleq1d 2235	. 2 ⊢ (𝑤 = 𝐴 → (∪ 𝑥 ∈ 𝑤 𝐵 ∈ Fin ↔ ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin))
9		0iun 3923	. . . 4 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 = ∅
10		0fin 6850	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ Fin
11	9, 10	eqeltri 2239	. . 3 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin
12	11	a1i 9	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ ∅ 𝐵 ∈ Fin)
13		iunxun 3945	. . . 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 3078	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
16		csbeq1a 3054	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → 𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
17	15, 16	iunxsngf 3943	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 ∈ V → ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵)
18	17	elv 2730	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵 = ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵
19		simplrr 526	. . . . . . . 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 3127	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → 𝑧 ∈ 𝐴)
21		simpll2 1027	. . . . . . 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 2319	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑥⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin
23	16	eleq1d 2235	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐵 ∈ Fin ↔ ⦋𝑧 / 𝑥⦌𝐵 ∈ Fin))
24	22, 23	rspc 2824	. . . . . . 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 2253	. . . . 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 1028	. . . . . 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 525	. . . . . 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 3718	. . . . . 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 3128	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ (𝐴 ∖ 𝑦))) ∧ ∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∈ Fin) → ¬ 𝑧 ∈ 𝑦)
31		disjsn 3638	. . . . . . 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 3977	. . . . . 6 ⊢ ((Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∧ (𝑦 ⊆ 𝐴 ∧ {𝑧} ⊆ 𝐴 ∧ (𝑦 ∩ {𝑧}) = ∅)) → (∪ 𝑥 ∈ 𝑦 𝐵 ∩ ∪ 𝑥 ∈ {𝑧}𝐵) = ∅)
34	27, 28, 29, 32, 33	syl13anc 1230	. . . . 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 6887	. . . . 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 1228	. . . 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 2253	. . 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 987	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → 𝐴 ∈ Fin)
40	2, 4, 6, 8, 12, 38, 39	findcard2d 6857	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin ∧ Disj 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵) → ∪ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ Fin)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ∧ w3a 968   = wceq 1343   ∈ wcel 2136  ∀wral 2444  Vcvv 2726  ⦋csb 3045   ∖ cdif 3113   ∪ cun 3114   ∩ cin 3115   ⊆ wss 3116  ∅c0 3409  {csn 3576  ∪ ciun 3866  Disj wdisj 3959  Fincfn 6706

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 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-disj 3960  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-iord 4344  df-on 4346  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-1o 6384  df-er 6501  df-en 6707  df-fin 6709

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