Theorem ssfi 9188

Description: A subset of a finite set is finite. Corollary 6G of [Enderton] p. 138. For a shorter proof using ax-pow 5327, see ssfiALT 9189. (Contributed by NM, 24-Jun-1998.) Avoid ax-pow 5327. (Revised by BTernaryTau, 12-Aug-2024.)

Assertion

Ref	Expression
ssfi	⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ Fin)

Proof of Theorem ssfi

Dummy variables 𝑏 𝑥 𝑦 𝑧 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ssexg 5281	. . 3 ⊢ ((𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐵 ∈ V)
2	1	ancoms 464	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ V)
3		sseq1 3956	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝑏 ⊆ 𝐴 ↔ 𝐵 ⊆ 𝐴))
4		eleq1 2849	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝑏 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
5	3, 4	imbi12d 347	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → ((𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin)))
6	5	imbi2d 343	. . . 4 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 ∈ Fin → (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)) ↔ (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin))))
7		sseq2 3957	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ ∅))
8	7	imbi1d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)))
9	8	albidv 1953	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∅ → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)))
10		sseq2 3957	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
11	10	imbi1d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin)))
12	11	albidv 1953	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin)))
13		sseq2 3957	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})))
14	13	imbi1d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin)))
15	14	albidv 1953	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin)))
16		sseq2 3957	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ 𝐴))
17	16	imbi1d 344	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)))
18	17	albidv 1953	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)))
19		ss0 4352	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 = ∅)
20		0fi 9070	. . . . . . . 8 ⊢ ∅ ∈ Fin
21	19, 20	eqeltrdi 2869	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)
22	21	ax-gen 1828	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑏(𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)
23		sseq1 3956	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → (𝑏 ⊆ 𝑦 ↔ 𝑐 ⊆ 𝑦))
24		eleq1w 2844	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → (𝑏 ∈ Fin ↔ 𝑐 ∈ Fin))
25	23, 24	imbi12d 347	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → ((𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin)))
26	25	cbvalvw 2069	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin))
27		simp1 1154	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin))
28		snssi 4746	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → {𝑧} ⊆ 𝑏)
29		undif 4438	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ({𝑧} ⊆ 𝑏 ↔ ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = 𝑏)
30	28, 29	sylib 221	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = 𝑏)
31		uncom 4105	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})
32	30, 31	eqtr3di 2811	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}))
33		uncom 4105	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 ∪ {𝑧}) = ({𝑧} ∪ 𝑦)
34	33	sseq2i 3960	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) ↔ 𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦))
35		ssundif 4443	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦)
36	34, 35	sylbb 222	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦)
37	32, 36	anim12ci 626	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})))
38	37	3adant1 1148	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})))
39		3anass 1111	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})) ↔ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}))))
40	27, 38, 39	sylanbrc 595	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})))
41		vex 3455	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝑏 ∈ V
42	41	difexi 5292	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ V
43		sseq1 3956	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → (𝑐 ⊆ 𝑦 ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦))
44		eleq1 2849	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → (𝑐 ∈ Fin ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin))
45	43, 44	imbi12d 347	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → ((𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ↔ ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin)))
46	42, 45	spcv 3560	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin))
47	46	imp 412	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦) → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin)
48		snfi 9071	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ {𝑧} ∈ Fin
49		unfi 9186	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin ∧ {𝑧} ∈ Fin) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
50	47, 48, 49	sylancl 598	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
51		eleq1 2849	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) → (𝑏 ∈ Fin ↔ ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin))
52	51	biimparc 485	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
53	50, 52	stoic3 1809	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
54	40, 53	syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
55	54	3expib 1140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
56	55	alrimiv 1960	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ∀𝑏((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
57	26, 56	sylbi 220	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
58		disjsn 4672	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑏 ∩ {𝑧}) = ∅ ↔ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏)
59		disjssun 4421	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑏 ∩ {𝑧}) = ∅ → (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
60	58, 59	sylbir 238	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 → (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
61	60	biimpa 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦)) → 𝑏 ⊆ 𝑦)
62	34, 61	sylan2b 606	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ⊆ 𝑦)
63	62	imim1i 64	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
64	63	alimi 1844	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
65		exmid 908	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏)
66	65	jctl 533	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏) ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})))
67		andir 1026	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏) ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ∨ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}))))
68	66, 67	sylib 221	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ∨ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}))))
69		pm3.44 974	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin) ∧ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)) → (((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ∨ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}))) → 𝑏 ∈ Fin))
70	68, 69	syl5 35	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin) ∧ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)) → (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin))
71	70	alanimi 1849	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑏((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin) ∧ ∀𝑏((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)) → ∀𝑏(𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin))
72	57, 64, 71	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏(𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin))
73	72	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏(𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin)))
74	9, 12, 15, 18, 22, 73	findcard2 9180	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin))
75	74	19.21bi 2226	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin))
76	6, 75	vtoclg 3518	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ V → (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin)))
77	76	impd 416	. 2 ⊢ (𝐵 ∈ V → ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ Fin))
78	2, 77	mpcom 39	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ Fin)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451   ∖ cdif 3896   ∪ cun 3897   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  {csn 4584  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-fin 8977

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