Theorem sbthfi 9204

Description: Schroeder-Bernstein Theorem for finite sets, proved without using the Axiom of Power Sets (unlike sbth 9095). (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 8947	. . . . 5 ⊢ Rel ≼
2	1	brrelex1i 5725	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≼ 𝐵 → 𝐴 ∈ V)
3	1	brrelex1i 5725	. . . 4 ⊢ (𝐵 ≼ 𝐴 → 𝐵 ∈ V)
4		breq1 5144	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑧 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝑤))
5		breq2 5145	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → (𝑤 ≼ 𝑧 ↔ 𝑤 ≼ 𝐴))
6	4, 5	3anbi23d 1435	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = 𝐴 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝑧 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝑧) ↔ (𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴)))
7		breq1 5144	. . . . . 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 2815	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
10		breq2 5145	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝐴 ≼ 𝑤 ↔ 𝐴 ≼ 𝐵))
11		breq1 5144	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → (𝑤 ≼ 𝐴 ↔ 𝐵 ≼ 𝐴))
12	9, 10, 11	3anbi123d 1432	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝐵 → ((𝑤 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝑤 ∧ 𝑤 ≼ 𝐴) ↔ (𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴)))
13		breq2 5145	. . . . . 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 3472	. . . . . 6 ⊢ 𝑧 ∈ V
16		sseq1 4002	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑦 ⊆ 𝑧 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑧))
17		imaeq2 6049	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑓 “ 𝑦) = (𝑓 “ 𝑥))
18	17	difeq2d 4117	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦)) = (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥)))
19	18	imaeq2d 6053	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) = (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))))
20		difeq2 4111	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (𝑧 ∖ 𝑦) = (𝑧 ∖ 𝑥))
21	19, 20	sseq12d 4010	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦) ↔ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥)))
22	16, 21	anbi12d 630	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → ((𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦)) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))))
23	22	cbvabv 2799	. . . . . 6 ⊢ {𝑦 ∣ (𝑦 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑦))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑦))} = {𝑥 ∣ (𝑥 ⊆ 𝑧 ∧ (𝑔 “ (𝑤 ∖ (𝑓 “ 𝑥))) ⊆ (𝑧 ∖ 𝑥))}
24		eqid 2726	. . . . . 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 3472	. . . . . 6 ⊢ 𝑤 ∈ V
26	15, 23, 24, 25	sbthfilem 9203	. . . . 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 595	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → ((𝐵 ∈ Fin ∧ 𝐴 ≼ 𝐵 ∧ 𝐵 ≼ 𝐴) → 𝐴 ≈ 𝐵))
29	28	3adant1 1127	. 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 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  {cab 2703  Vcvv 3468   ∖ cdif 3940   ∪ cun 3941   ⊆ wss 3943  ∪ cuni 4902   class class class wbr 5141  ^◡ccnv 5668   ↾ cres 5671   “ cima 5672   ≈ cen 8938   ≼ cdom 8939  Fincfn 8941

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pr 5420  ax-un 7722

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-ral 3056  df-rex 3065  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-br 5142  df-opab 5204  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-om 7853  df-1o 8467  df-en 8942  df-dom 8943  df-fin 8945

This theorem is referenced by:  domnsymfi  9205  php  9212