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Theorem xpfi 8385
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.
StepHypRef Expression
1 xpeq1 5263 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (𝑥 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
21eleq1d 2835 . . . 4 (𝑥 = ∅ → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (∅ × 𝐵) ∈ Fin))
32imbi2d 329 . . 3 (𝑥 = ∅ → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)))
4 xpeq1 5263 . . . . 5 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥 × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵))
54eleq1d 2835 . . . 4 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin))
65imbi2d 329 . . 3 (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin)))
7 xpeq1 5263 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
87eleq1d 2835 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
98imbi2d 329 . . 3 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
10 xpeq1 5263 . . . . 5 (𝑥 = 𝐴 → (𝑥 × 𝐵) = (𝐴 × 𝐵))
1110eleq1d 2835 . . . 4 (𝑥 = 𝐴 → ((𝑥 × 𝐵) ∈ Fin ↔ (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
1211imbi2d 329 . . 3 (𝑥 = 𝐴 → ((𝐵 ∈ Fin → (𝑥 × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)))
13 0xp 5337 . . . . 5 (∅ × 𝐵) = ∅
14 0fin 8342 . . . . 5 ∅ ∈ Fin
1513, 14eqeltri 2846 . . . 4 (∅ × 𝐵) ∈ Fin
1615a1i 11 . . 3 (𝐵 ∈ Fin → (∅ × 𝐵) ∈ Fin)
17 neq0 4077 . . . . . . 7 𝑦 = ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤𝑦)
18 sneq 4326 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑧 = 𝑤 → {𝑧} = {𝑤})
1918difeq2d 3879 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = 𝑤 → (𝑦 ∖ {𝑧}) = (𝑦 ∖ {𝑤}))
2019xpeq1d 5277 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑤 → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) = ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵))
2120eleq1d 2835 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑤 → (((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin ↔ ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
2221imbi2d 329 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑤 → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) ↔ (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
2322rspcv 3456 . . . . . . . . . . 11 (𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin)))
2423adantl 467 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (∀𝑧𝑦 (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))
2625ad2antlr 706 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin) → ((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin))
27 snex 5036 . . . . . . . . . . . . . . 15 {𝑤} ∈ V
28 xpexg 7105 . . . . . . . . . . . . . . 15 (({𝑤} ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
2927, 28mpan 670 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ V)
30 id 22 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → 𝐵 ∈ Fin)
31 vex 3354 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑤 ∈ V
32 2ndconst 7415 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤 ∈ V → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵)
3331, 32mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ Fin → (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵)
34 f1oen2g 8124 . . . . . . . . . . . . . 14 ((({𝑤} × 𝐵) ∈ V ∧ 𝐵 ∈ Fin ∧ (2nd ↾ ({𝑤} × 𝐵)):({𝑤} × 𝐵)–1-1-onto𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
3529, 30, 33, 34syl3anc 1476 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵)
36 enfii 8331 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ≈ 𝐵) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
3735, 36mpdan 667 . . . . . . . . . . . 12 (𝐵 ∈ Fin → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
3837ad2antlr 706 . . . . . . . . . . 11 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin)
39 unfi 8381 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin)
40 xpundir 5310 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵))
41 difsnid 4476 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑤𝑦 → ((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) = 𝑦)
4241xpeq1d 5277 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑤𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) ∪ {𝑤}) × 𝐵) = (𝑦 × 𝐵))
4340, 42syl5eqr 2819 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑤𝑦 → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) = (𝑦 × 𝐵))
4443eleq1d 2835 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin ↔ (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4544biimpd 219 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤𝑦 → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4645adantl 467 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∪ ({𝑤} × 𝐵)) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4739, 46syl5 34 . . . . . . . . . . 11 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → ((((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin ∧ ({𝑤} × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4838, 47mpan2d 674 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (((𝑦 ∖ {𝑤}) × 𝐵) ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
4924, 26, 483syld 60 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) ∧ 𝑤𝑦) → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5049ex 397 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5150exlimdv 2013 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∃𝑤 𝑤𝑦 → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5217, 51syl5bi 232 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (¬ 𝑦 = ∅ → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
53 xpeq1 5263 . . . . . . . 8 (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) = (∅ × 𝐵))
5453, 15syl6eqel 2858 . . . . . . 7 (𝑦 = ∅ → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)
5554a1d 25 . . . . . 6 (𝑦 = ∅ → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5652, 55pm2.61d2 173 . . . . 5 ((𝑦 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin))
5756ex 397 . . . 4 (𝑦 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
5857com23 86 . . 3 (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧𝑦 (𝐵 ∈ Fin → ((𝑦 ∖ {𝑧}) × 𝐵) ∈ Fin) → (𝐵 ∈ Fin → (𝑦 × 𝐵) ∈ Fin)))
593, 6, 9, 12, 16, 58findcard 8353 . 2 (𝐴 ∈ Fin → (𝐵 ∈ Fin → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin))
6059imp 393 1 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐴 × 𝐵) ∈ Fin)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wex 1852  wcel 2145  wral 3061  Vcvv 3351  cdif 3720  cun 3721  c0 4063  {csn 4316   class class class wbr 4786   × cxp 5247  cres 5251  1-1-ontowf1o 6028  2nd c2nd 7312  cen 8104  Fincfn 8107
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7094
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5821  df-ord 5867  df-on 5868  df-lim 5869  df-suc 5870  df-iota 5992  df-fun 6031  df-fn 6032  df-f 6033  df-f1 6034  df-fo 6035  df-f1o 6036  df-fv 6037  df-ov 6794  df-oprab 6795  df-mpt2 6796  df-om 7211  df-1st 7313  df-2nd 7314  df-wrecs 7557  df-recs 7619  df-rdg 7657  df-1o 7711  df-oadd 7715  df-er 7894  df-en 8108  df-fin 8111
This theorem is referenced by:  3xpfi  8386  mapfi  8416  fsuppxpfi  8446  infxpenlem  9034  ackbij1lem9  9250  ackbij1lem10  9251  hashxplem  13415  hashmap  13417  fsum2dlem  14702  fsumcom2  14706  ackbijnn  14760  fprod2dlem  14910  fprodcom2  14914  rexpen  15156  crth  15683  phimullem  15684  prmreclem3  15822  ablfaclem3  18687  gsumdixp  18810  gsumbagdiag  19584  psrass1lem  19585  evlslem2  19720  frlmbas3  20325  mamudm  20404  mamufacex  20405  mamures  20406  gsumcom3fi  20416  mamucl  20417  mamudi  20419  mamudir  20420  mamuvs1  20421  mamuvs2  20422  matsca2  20436  matbas2  20437  matplusg2  20443  matvsca2  20444  matplusgcell  20449  matsubgcell  20450  matvscacell  20452  matgsum  20453  mamumat1cl  20455  mattposcl  20470  mdetrsca  20620  mdetunilem9  20637  pmatcoe1fsupp  20719  tsmsxplem1  22169  tsmsxplem2  22170  tsmsxp  22171  i1fadd  23675  i1fmul  23676  itg1addlem4  23679  fsumdvdsmul  25135  fsumvma  25152  lgsquadlem1  25319  lgsquadlem2  25320  lgsquadlem3  25321  relfi  29746  fsumiunle  29908  sibfof  30735  hgt750lemb  31067  erdszelem10  31513  matunitlindflem2  33732  matunitlindf  33733  poimirlem26  33761  poimirlem27  33762  poimirlem28  33763  cntotbnd  33920  pellex  37918  fourierdlem42  40876  etransclem44  41005  etransclem45  41006  etransclem47  41008
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