Theorem sbthfi 9214

Description: Schroeder-Bernstein Theorem for finite sets, proved without using the Axiom of Power Sets (unlike sbth 9116). (Contributed by BTernaryTau, 4-Nov-2024.)

Assertion

Ref	Expression
sbthfi	⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵)

Proof of Theorem sbthfi

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		reldom 8979	. . . . 5 ⊢ Rel ≼
2	1	brrelex1i 5707	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≼ 𝐵 → 𝐴 ∈ V)
3	1	brrelex1i 5707	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≼ 𝐴 → 𝐵 ∈ V)
4		breq1 5106	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝑤))
5		breq2 5107	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑤 ≼ 𝑧 ↔ 𝑤 ≼ 𝐴))
6	4, 5	3anbi23d 1467	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) ↔ (𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴)))
7		breq1 5106	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≈ 𝑤 ↔ 𝐴 ≈ 𝑤))
8	6, 7	imbi12d 347	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) → 𝑧 ≈ 𝑤) ↔ ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝑤)))
9		eleq1 2849	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
10		breq2 5107	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝐵))
11		breq1 5106	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ≼ 𝐴 ↔ 𝐵 ≼ 𝐴))
12	9, 10, 11	3anbi123d 1464	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) ↔ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴)))
13		breq2 5107	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≈ 𝑤 ↔ 𝐴 ≈ 𝐵))
14	12, 13	imbi12d 347	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝑤) ↔ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵)))
15		vex 3455	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
16		sseq1 3956	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑧))
17		imaeq2 6048	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑓 “ 𝑦) = (𝑓 “ 𝑥))
18	17	difeq2d 4074	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦)) = (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥)))
19	18	imaeq2d 6052	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) = (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))))
20		difeq2 4068	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑧 ∖ 𝑦) = (𝑧 ∖ 𝑥))
21	19, 20	sseq12d 3964	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦) ↔ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥)))
22	16, 21	anbi12d 644	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦)) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))))
23	22	cbvabv 2831	. . . . . 6 ⊢ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))} = {𝑥 ∣ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))}
24		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ ((𝑓 ↾ ∪ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))}) ∪ (◡𝑔 ↾ (𝑧 ∖ ∪ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))}))) = ((𝑓 ↾ ∪ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))}) ∪ (◡𝑔 ↾ (𝑧 ∖ ∪ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))})))
25		vex 3455	. . . . . 6 ⊢ 𝑤 ∈ V
26	15, 23, 24, 25	sbthfilem 9213	. . . . 5 ⊢ ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) → 𝑧 ≈ 𝑤)
27	8, 14, 26	vtocl2g 3534	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ 𝐵 ∈ V) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
28	2, 3, 27	syl2an 608	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
29	28	3adant1 1148	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
30	29	pm2.43i 53	1 ⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {cab 2739  Vcvv 3451   ∖ cdif 3896   ∪ cun 3897   ⊆ wss 3899  ∪ cuni 4867   class class class wbr 5103  ^◡ccnv 5650   ↾ cres 5653   “ cima 5654   ≈ cen 8970   ≼ cdom 8971  Fincfn 8973

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pr 5391  ax-un 7751

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-om 7878  df-1o 8476  df-en 8974  df-dom 8975  df-fin 8977

This theorem is used by:  domnsymfi  9215  php  9222