Theorem sbthfi 9221

Description: Schroeder-Bernstein Theorem for finite sets, proved without using the Axiom of Power Sets (unlike sbth 9115). (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 8973	. . . . 5 ⊢ Rel ≼
2	1	brrelex1i 5721	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≼ 𝐵 → 𝐴 ∈ V)
3	1	brrelex1i 5721	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≼ 𝐴 → 𝐵 ∈ V)
4		breq1 5126	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝑤))
5		breq2 5127	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑤 ≼ 𝑧 ↔ 𝑤 ≼ 𝐴))
6	4, 5	3anbi23d 1440	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) ↔ (𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴)))
7		breq1 5126	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≈ 𝑤 ↔ 𝐴 ≈ 𝑤))
8	6, 7	imbi12d 344	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) → 𝑧 ≈ 𝑤) ↔ ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝑤)))
9		eleq1 2821	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
10		breq2 5127	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝐵))
11		breq1 5126	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ≼ 𝐴 ↔ 𝐵 ≼ 𝐴))
12	9, 10, 11	3anbi123d 1437	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) ↔ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴)))
13		breq2 5127	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≈ 𝑤 ↔ 𝐴 ≈ 𝐵))
14	12, 13	imbi12d 344	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝑤) ↔ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵)))
15		vex 3467	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
16		sseq1 3989	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑧))
17		imaeq2 6054	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑓 “ 𝑦) = (𝑓 “ 𝑥))
18	17	difeq2d 4106	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦)) = (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥)))
19	18	imaeq2d 6058	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) = (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))))
20		difeq2 4100	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑧 ∖ 𝑦) = (𝑧 ∖ 𝑥))
21	19, 20	sseq12d 3997	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦) ↔ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥)))
22	16, 21	anbi12d 632	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦)) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))))
23	22	cbvabv 2804	. . . . . 6 ⊢ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))} = {𝑥 ∣ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))}
24		eqid 2734	. . . . . 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 3467	. . . . . 6 ⊢ 𝑤 ∈ V
26	15, 23, 24, 25	sbthfilem 9220	. . . . 5 ⊢ ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) → 𝑧 ≈ 𝑤)
27	8, 14, 26	vtocl2g 3557	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ 𝐵 ∈ V) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
28	2, 3, 27	syl2an 596	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
29	28	3adant1 1130	. 2 ⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
30	29	pm2.43i 52	1 ⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2107  {cab 2712  Vcvv 3463   ∖ cdif 3928   ∪ cun 3929   ⊆ wss 3931  ∪ cuni 4887   class class class wbr 5123  ^◡ccnv 5664   ↾ cres 5667   “ cima 5668   ≈ cen 8964   ≼ cdom 8965  Fincfn 8967

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-sep 5276  ax-nul 5286  ax-pr 5412  ax-un 7737

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-ral 3051  df-rex 3060  df-reu 3364  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4888  df-br 5124  df-opab 5186  df-tr 5240  df-id 5558  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-we 5619  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-om 7870  df-1o 8488  df-en 8968  df-dom 8969  df-fin 8971

This theorem is referenced by:  domnsymfi  9222  php  9229