Theorem xpfi 8773

Description: The Cartesian product of two finite sets is finite. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Mar-2015.)

Assertion

Ref	Expression
xpfi	⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)

Proof of Theorem xpfi

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		xpeq1 5533	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝑥 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
2	1	eleq1d 2874	. . . 4 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (∅ × 𝐵) ∈ Fin))
3	2	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = ∅ → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)))
4		xpeq1 5533	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥 × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵))
5	4	eleq1d 2874	. . . 4 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin))
6	5	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin)))
7		xpeq1 5533	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
8	7	eleq1d 2874	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
9	8	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
10		xpeq1 5533	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑥 × 𝐵) = (𝐴 × 𝐵))
11	10	eleq1d 2874	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
12	11	imbi2d 344	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)))
13		0xp 5613	. . . . 5 ⊢ (∅ × 𝐵) = ∅
14		0fin 8730	. . . . 5 ⊢ ∅ ∈ Fin
15	13, 14	eqeltri 2886	. . . 4 ⊢ (∅ × 𝐵) ∈ Fin
16	15	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)
17		neq0 4259	. . . . . . 7 ⊢ (¬ 𝑦 = ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑦)
18		sneq 4535	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → {𝑧} = {𝑤})
19	18	difeq2d 4050	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → (𝑦 ∖ {𝑧}) = (𝑦 ∖ {𝑤}))
20	19	xpeq1d 5548	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵))
21	20	eleq1d 2874	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → (((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
22	21	imbi2d 344	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑤 → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
23	22	rspcv 3566	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
24	23	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
25		pm2.27 42	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin) → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
26	25	ad2antlr 726	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin) → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
27		snex 5297	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ {𝑤} ∈ V
28		xpexg 7453	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (({𝑤} ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
29	27, 28	mpan 689	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
30		id 22	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → 𝐵 ∈ Fin)
31		vex 3444	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑤 ∈ V
32		2ndconst 7779	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 ∈ V → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto→𝐵)
33	31, 32	mp1i 13	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto→𝐵)
34		f1oen2g 8509	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((({𝑤} × 𝐵) ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto→𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
35	29, 30, 33, 34	syl3anc 1368	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
36		enfii 8719	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐵 ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
37	35, 36	mpdan 686	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
38	37	ad2antlr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
39		unfi 8769	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin)
40		xpundir 5585	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵))
41		difsnid 4703	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → ((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) = 𝑦)
42	41	xpeq1d 5548	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
43	40, 42	syl5eqr 2847	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) = (𝑦 × 𝐵))
44	43	eleq1d 2874	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
45	44	biimpd 232	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑤 ∈ 𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
46	45	adantl 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
47	39, 46	syl5 34	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
48	38, 47	mpan2d 693	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
49	24, 26, 48	3syld 60	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤 ∈ 𝑦) → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
50	49	ex 416	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝑤 ∈ 𝑦 → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
51	50	exlimdv 1934	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑦 → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
52	17, 51	syl5bi 245	. . . . . 6 ⊢ ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (¬ 𝑦 = ∅ → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
53		xpeq1 5533	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
54	53, 15	eqeltrdi 2898	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)
55	54	a1d 25	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = ∅ → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
56	52, 55	pm2.61d2 184	. . . . 5 ⊢ ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
57	56	ex 416	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
58	57	com23 86	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
59	3, 6, 9, 12, 16, 58	findcard 8741	. 2 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
60	59	imp 410	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538  ∃wex 1781   ∈ wcel 2111  ∀wral 3106  Vcvv 3441   ∖ cdif 3878   ∪ cun 3879  ∅c0 4243  {csn 4525   class class class wbr 5030   × cxp 5517   ↾ cres 5521  –1-1-onto→wf1o 6323  2^nd c2nd 7670   ≈ cen 8489  Fincfn 8492

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-oadd 8089  df-er 8272  df-en 8493  df-fin 8496

This theorem is referenced by:  3xpfi  8774  mapfi  8804  fsuppxpfi  8834  infxpenlem  9424  ficardadju  9610  ackbij1lem9  9639  ackbij1lem10  9640  hashxplem  13790  hashmap  13792  fsum2dlem  15117  fsumcom2  15121  ackbijnn  15175  fprod2dlem  15326  fprodcom2  15330  rexpen  15573  crth  16105  phimullem  16106  prmreclem3  16244  gsumcom3fi  19092  ablfaclem3  19202  gsumdixp  19355  frlmbas3  20465  gsumbagdiag  20614  psrass1lem  20615  evlslem2  20751  mamudm  20995  mamufacex  20996  mamures  20997  mamucl  21006  mamudi  21008  mamudir  21009  mamuvs1  21010  mamuvs2  21011  matsca2  21025  matbas2  21026  matplusg2  21032  matvsca2  21033  matplusgcell  21038  matsubgcell  21039  matvscacell  21041  matgsum  21042  mamumat1cl  21044  mattposcl  21058  mdetrsca  21208  mdetunilem9  21225  pmatcoe1fsupp  21306  tsmsxplem1  22758  tsmsxplem2  22759  tsmsxp  22760  i1fadd  24299  i1fmul  24300  itg1addlem4  24303  fsumdvdsmul  25780  fsumvma  25797  lgsquadlem1  25964  lgsquadlem2  25965  lgsquadlem3  25966  relfi  30365  fsumiunle  30571  matdim  31101  fedgmullem1  31113  sibfof  31708  hgt750lemb  32037  erdszelem10  32560  matunitlindflem2  35054  matunitlindf  35055  poimirlem26  35083  poimirlem27  35084  poimirlem28  35085  cntotbnd  35234  pellex  39776  mnringmulrcld  40936  fourierdlem42  42791  etransclem44  42920  etransclem45  42921  etransclem47  42923