Theorem ssfi 9169

Description: A subset of a finite set is finite. Corollary 6G of [Enderton] p. 138. For a shorter proof using ax-pow 5353, see ssfiALT 9170. (Contributed by NM, 24-Jun-1998.) Avoid ax-pow 5353. (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 5313	. . 3 ⊢ ((𝐵 ⊆ 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ Fin) → 𝐵 ∈ V)
2	1	ancoms 458	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ V)
3		sseq1 3999	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝑏 ⊆ 𝐴 ↔ 𝐵 ⊆ 𝐴))
4		eleq1 2813	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → (𝑏 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
5	3, 4	imbi12d 344	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → ((𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin)))
6	5	imbi2d 340	. . . 4 ⊢ (𝑏 = 𝐵 → ((𝐴 ∈ Fin → (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)) ↔ (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin))))
7		sseq2 4000	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ ∅))
8	7	imbi1d 341	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)))
9	8	albidv 1915	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = ∅ → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)))
10		sseq2 4000	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
11	10	imbi1d 341	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin)))
12	11	albidv 1915	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin)))
13		sseq2 4000	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})))
14	13	imbi1d 341	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin)))
15	14	albidv 1915	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∪ {𝑧}) → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin)))
16		sseq2 4000	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑏 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑏 ⊆ 𝐴))
17	16	imbi1d 341	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)))
18	17	albidv 1915	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑥 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin)))
19		ss0 4390	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 = ∅)
20		0fin 9167	. . . . . . . 8 ⊢ ∅ ∈ Fin
21	19, 20	eqeltrdi 2833	. . . . . . 7 ⊢ (𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)
22	21	ax-gen 1789	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑏(𝑏 ⊆ ∅ → 𝑏 ∈ Fin)
23		sseq1 3999	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → (𝑏 ⊆ 𝑦 ↔ 𝑐 ⊆ 𝑦))
24		eleq1w 2808	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → (𝑏 ∈ Fin ↔ 𝑐 ∈ Fin))
25	23, 24	imbi12d 344	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑏 = 𝑐 → ((𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ (𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin)))
26	25	cbvalvw 2031	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) ↔ ∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin))
27		simp1 1133	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin))
28		snssi 4803	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → {𝑧} ⊆ 𝑏)
29		undif 4473	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ({𝑧} ⊆ 𝑏 ↔ ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = 𝑏)
30	28, 29	sylib 217	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = 𝑏)
31		uncom 4145	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ({𝑧} ∪ (𝑏 ∖ {𝑧})) = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})
32	30, 31	eqtr3di 2779	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 → 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}))
33		uncom 4145	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 ∪ {𝑧}) = ({𝑧} ∪ 𝑦)
34	33	sseq2i 4003	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) ↔ 𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦))
35		ssundif 4479	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦)
36	34, 35	sylbb 218	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦)
37	32, 36	anim12ci 613	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})))
38	37	3adant1 1127	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})))
39		3anass 1092	. . . . . . . . . . . . 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 582	. . . . . . . . . . . 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 3470	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝑏 ∈ V
42	41	difexi 5318	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ V
43		sseq1 3999	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → (𝑐 ⊆ 𝑦 ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦))
44		eleq1 2813	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → (𝑐 ∈ Fin ↔ (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin))
45	43, 44	imbi12d 344	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑐 = (𝑏 ∖ {𝑧}) → ((𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ↔ ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin)))
46	42, 45	spcv 3587	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin))
47	46	imp 406	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦) → (𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin)
48		snfi 9040	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ {𝑧} ∈ Fin
49		unfi 9168	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑏 ∖ {𝑧}) ∈ Fin ∧ {𝑧} ∈ Fin) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
50	47, 48, 49	sylancl 585	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦) → ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin)
51		eleq1 2813	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) → (𝑏 ∈ Fin ↔ ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin))
52	51	biimparc 479	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧}) ∈ Fin ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
53	50, 52	stoic3 1770	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ (𝑏 ∖ {𝑧}) ⊆ 𝑦 ∧ 𝑏 = ((𝑏 ∖ {𝑧}) ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
54	40, 53	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) ∧ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)
55	54	3expib 1119	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
56	55	alrimiv 1922	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑐(𝑐 ⊆ 𝑦 → 𝑐 ∈ Fin) → ∀𝑏((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
57	26, 56	sylbi 216	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
58		disjsn 4707	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑏 ∩ {𝑧}) = ∅ ↔ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏)
59		disjssun 4459	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑏 ∩ {𝑧}) = ∅ → (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
60	58, 59	sylbir 234	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 → (𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦) ↔ 𝑏 ⊆ 𝑦))
61	60	biimpa 476	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ({𝑧} ∪ 𝑦)) → 𝑏 ⊆ 𝑦)
62	34, 61	sylan2b 593	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ⊆ 𝑦)
63	62	imim1i 63	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
64	63	alimi 1805	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝑦 → 𝑏 ∈ Fin) → ∀𝑏((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin))
65		exmid 891	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏)
66	65	jctl 523	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏) ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})))
67		andir 1005	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝑏 ∨ ¬ 𝑧 ∈ 𝑏) ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ↔ ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ∨ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}))))
68	66, 67	sylib 217	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → ((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) ∨ (¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}))))
69		pm3.44 956	. . . . . . . . . 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 34	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin) ∧ ((¬ 𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧})) → 𝑏 ∈ Fin)) → (𝑏 ⊆ (𝑦 ∪ {𝑧}) → 𝑏 ∈ Fin))
71	70	alanimi 1810	. . . . . . . 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 583	. . . . . . 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 9160	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → ∀𝑏(𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin))
75	74	19.21bi 2174	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝑏 ⊆ 𝐴 → 𝑏 ∈ Fin))
76	6, 75	vtoclg 3535	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ V → (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 ∈ Fin)))
77	76	impd 410	. 2 ⊢ (𝐵 ∈ V → ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ Fin))
78	2, 77	mpcom 38	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ Fin)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∨ wo 844   ∧ w3a 1084  ∀wal 1531   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  Vcvv 3466   ∖ cdif 3937   ∪ cun 3938   ∩ cin 3939   ⊆ wss 3940  ∅c0 4314  {csn 4620  Fincfn 8935

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 2695  ax-sep 5289  ax-nul 5296  ax-pr 5417  ax-un 7718

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 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-ral 3054  df-rex 3063  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3770  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3959  df-nul 4315  df-if 4521  df-pw 4596  df-sn 4621  df-pr 4623  df-op 4627  df-uni 4900  df-br 5139  df-opab 5201  df-tr 5256  df-id 5564  df-eprel 5570  df-po 5578  df-so 5579  df-fr 5621  df-we 5623  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-ord 6357  df-on 6358  df-lim 6359  df-suc 6360  df-iota 6485  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-om 7849  df-1o 8461  df-en 8936  df-fin 8939

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