Theorem sbthfi 9190

Description: Schroeder-Bernstein Theorem for finite sets, proved without using the Axiom of Power Sets (unlike sbth 9092). (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 8955	. . . . 5 ⊢ Rel ≼
2	1	brrelex1i 5719	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≼ 𝐵 → 𝐴 ∈ V)
3	1	brrelex1i 5719	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≼ 𝐴 → 𝐵 ∈ V)
4		breq1 5114	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝑤))
5		breq2 5115	. . . . . . 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 5114	. . . . . 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 2853	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
10		breq2 5115	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝐵))
11		breq1 5114	. . . . . . 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 5115	. . . . . 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 3461	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
16		sseq1 3963	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑧))
17		imaeq2 6060	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑓 “ 𝑦) = (𝑓 “ 𝑥))
18	17	difeq2d 4081	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦)) = (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥)))
19	18	imaeq2d 6064	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) = (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))))
20		difeq2 4075	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑧 ∖ 𝑦) = (𝑧 ∖ 𝑥))
21	19, 20	sseq12d 3971	. . . . . . . 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 2835	. . . . . 6 ⊢ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))} = {𝑥 ∣ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))}
24		eqid 2765	. . . . . 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 3461	. . . . . 6 ⊢ 𝑤 ∈ V
26	15, 23, 24, 25	sbthfilem 9189	. . . . 5 ⊢ ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) → 𝑧 ≈ 𝑤)
27	8, 14, 26	vtocl2g 3540	. . . 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 2146  {cab 2743  Vcvv 3457   ∖ cdif 3903   ∪ cun 3904   ⊆ wss 3906  ∪ cuni 4874   class class class wbr 5111  ^◡ccnv 5662   ↾ cres 5665   “ cima 5666   ≈ cen 8946   ≼ cdom 8947  Fincfn 8949

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pr 5406  ax-un 7742

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-ral 3082  df-rex 3092  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-br 5112  df-opab 5176  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-om 7869  df-1o 8459  df-en 8950  df-dom 8951  df-fin 8953

This theorem is used by:  domnsymfi  9191  php  9198