Theorem findcard 6372

Description: Schema for induction on the cardinality of a finite set. The inductive hypothesis is that the result is true on the given set with any one element removed. The result is then proven to be true for all finite sets. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.)

Hypotheses

Ref	Expression
findcard.1	⊢ (𝑥 = ∅ → (𝜑 ↔ 𝜓))
findcard.2	⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑 ↔ 𝜒))
findcard.3	⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜃))
findcard.4	⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
findcard.5	⊢ 𝜓
findcard.6	⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒 → 𝜃))

Assertion

Ref	Expression
findcard	⊢ (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝜓,𝑥   𝜒,𝑥   𝜃,𝑥   𝜏,𝑥   𝜑,𝑦,𝑧

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝜓(𝑦,𝑧)   𝜒(𝑦,𝑧)   𝜃(𝑦,𝑧)   𝜏(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem findcard

Dummy variables 𝑤 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		findcard.4	. 2 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝜑 ↔ 𝜏))
2		isfi 6264	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤)
3		breq2 3789	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = ∅ → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ ∅))
4	3	imbi1d 229	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = ∅ → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
5	4	albidv 1745	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = ∅ → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)))
6		breq2 3789	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ 𝑣))
7	6	imbi1d 229	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
8	7	albidv 1745	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)))
9		breq2 3789	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑥 ≈ 𝑤 ↔ 𝑥 ≈ suc 𝑣))
10	9	imbi1d 229	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → ((𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ (𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
11	10	albidv 1745	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑) ↔ ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
12		en0 6298	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ≈ ∅ ↔ 𝑥 = ∅)
13		findcard.5	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝜓
14		findcard.1	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = ∅ → (𝜑 ↔ 𝜓))
15	13, 14	mpbiri 166	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = ∅ → 𝜑)
16	12, 15	sylbi 119	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
17	16	ax-gen 1378	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑥(𝑥 ≈ ∅ → 𝜑)
18		peano2 4336	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑣 ∈ ω → suc 𝑣 ∈ ω)
19		breq2 3789	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = suc 𝑣 → (𝑦 ≈ 𝑤 ↔ 𝑦 ≈ suc 𝑣))
20	19	rspcev 2701	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((suc 𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
21	18, 20	sylan 277	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
22		isfi 6264	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ Fin ↔ ∃𝑤 ∈ ω 𝑦 ≈ 𝑤)
23	21, 22	sylibr 132	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
24	23	3adant2 957	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝑦 ∈ Fin)
25		dif1en 6364	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣 ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
26	25	3expa 1138	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣)
27		vex 2604	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ 𝑦 ∈ V
28		difexg 3919	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 ∈ V → (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V)
29	27, 28	ax-mp 7	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 ∖ {𝑧}) ∈ V
30		breq1 3788	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝑥 ≈ 𝑣 ↔ (𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣))
31		findcard.2	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → (𝜑 ↔ 𝜒))
32	30, 31	imbi12d 232	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 = (𝑦 ∖ {𝑧}) → ((𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ↔ ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣 → 𝜒)))
33	29, 32	spcv 2691	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ((𝑦 ∖ {𝑧}) ≈ 𝑣 → 𝜒))
34	26, 33	syl5com 29	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ 𝑧 ∈ 𝑦) → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → 𝜒))
35	34	ralrimdva 2441	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒))
36	35	imp 122	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
37	36	an32s 532	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑)) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
38	37	3impa 1133	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → ∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒)
39		findcard.6	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ Fin → (∀𝑧 ∈ 𝑦 𝜒 → 𝜃))
40	24, 38, 39	sylc 61	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ω ∧ ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) ∧ 𝑦 ≈ suc 𝑣) → 𝜃)
41	40	3exp 1137	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → (𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
42	41	alrimdv 1797	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
43		breq1 3788	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 ≈ suc 𝑣 ↔ 𝑦 ≈ suc 𝑣))
44		findcard.3	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝜑 ↔ 𝜃))
45	43, 44	imbi12d 232	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑) ↔ (𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃)))
46	45	cbvalv 1835	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑) ↔ ∀𝑦(𝑦 ≈ suc 𝑣 → 𝜃))
47	42, 46	syl6ibr 160	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ω → (∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑣 → 𝜑) → ∀𝑥(𝑥 ≈ suc 𝑣 → 𝜑)))
48	5, 8, 11, 17, 47	finds1 4343	. . . . 5 ⊢ (𝑤 ∈ ω → ∀𝑥(𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
49	48	19.21bi 1490	. . . 4 ⊢ (𝑤 ∈ ω → (𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑))
50	49	rexlimiv 2471	. . 3 ⊢ (∃𝑤 ∈ ω 𝑥 ≈ 𝑤 → 𝜑)
51	2, 50	sylbi 119	. 2 ⊢ (𝑥 ∈ Fin → 𝜑)
52	1, 51	vtoclga 2664	1 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → 𝜏)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 102   ↔ wb 103   ∧ w3a 919  ∀wal 1282   = wceq 1284   ∈ wcel 1433  ∀wral 2348  ∃wrex 2349  Vcvv 2601   ∖ cdif 2970  ∅c0 3251  {csn 3398   class class class wbr 3785  suc csuc 4120  ωcom 4331   ≈ cen 6242  Fincfn 6244

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-coll 3893  ax-sep 3896  ax-nul 3904  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280  ax-iinf 4329

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 776  df-3or 920  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ne 2246  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-csb 2909  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-nul 3252  df-if 3352  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-int 3637  df-iun 3680  df-br 3786  df-opab 3840  df-mpt 3841  df-tr 3876  df-id 4048  df-iord 4121  df-on 4123  df-suc 4126  df-iom 4332  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-rn 4374  df-res 4375  df-ima 4376  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fn 4925  df-f 4926  df-f1 4927  df-fo 4928  df-f1o 4929  df-fv 4930  df-er 6129  df-en 6245  df-fin 6247

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