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Theorem php3 3411
Description: Corollary of Pigeonhole Principle. If A is finite and B is a proper subset of A, the B is strictly less numerous than A. Stronger version of Corollary 6C of [Enderton] p. 135. (The expression ∃x ∈ ωAx is the definition of "finite", and "infinite" is defined as "not finite".)
Assertion
Ref Expression
php3 ((∃x ∈ ω AxBA) → BA)
Distinct variable group(s):   x,A

Proof of Theorem php3
StepHypRef Expression
1 ssdom2g 3312 . . . . . . . . . 10 (AV → (BABA))
21imp 277 . . . . . . . . 9 ((AVBA) → BA)
3 relen 3277 . . . . . . . . . 10 Rel ≈
43brrelexi 2447 . . . . . . . . 9 (AzAV)
5 pssss 1567 . . . . . . . . 9 (BABA)
62, 4, 5syl2an 349 . . . . . . . 8 ((AzBA) → BA)
76adantll 309 . . . . . . 7 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → BA)
8 php 3409 . . . . . . . . . . . . . 14 ((z ∈ ω ∧ (fB) ⊂ z) → ¬ z ≈ (fB))
9 imass2 2622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (BA → (fB) ⊆ (fA))
105, 9syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (BA → (fB) ⊆ (fA))
1110adantl 305 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((f:A1-1-ontozBA) → (fB) ⊆ (fA))
12 funfvima2 2905 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((Fun f ∧ (AB) ⊆ dom f) → (y ∈ (AB) → (fy) ∈ (f “ (AB))))
13 f1ofun 2802 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (f:A1-1-ontoz → Fun f)
14 difss 1596 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (AB) ⊆ A
15 f1ofn 2801 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (f:A1-1-ontozf Fn A)
16 fndm 2723 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (f Fn A → dom f = A)
17 sseq2 1522 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (dom f = A → ((AB) ⊆ dom f ↔ (AB) ⊆ A))
1815, 16, 173syl 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (f:A1-1-ontoz → ((AB) ⊆ dom f ↔ (AB) ⊆ A))
1914, 18mpbiri 169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (f:A1-1-ontoz → (AB) ⊆ dom f)
2012, 13, 19sylanc 361 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (f:A1-1-ontoz → (y ∈ (AB) → (fy) ∈ (f “ (AB))))
21 f1o3 2805 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 (f:A1-1-ontoz ↔ (f:Aontoz ∧ Fun f))
2221pm3.27bd 263 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (f:A1-1-ontoz → Fun f)
23 imadif 2714 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (Fun f → (f “ (AB)) = ((fA) ∖ (fB)))
2422, 23syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (f:A1-1-ontoz → (f “ (AB)) = ((fA) ∖ (fB)))
2524eleq2d 1156 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (f:A1-1-ontoz → ((fy) ∈ (f “ (AB)) ↔ (fy) ∈ ((fA) ∖ (fB))))
2620, 25sylibd 177 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (f:A1-1-ontoz → (y ∈ (AB) → (fy) ∈ ((fA) ∖ (fB))))
27 n0i 1712 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((fy) ∈ ((fA) ∖ (fB)) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅)
2826, 27syl6 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (f:A1-1-ontoz → (y ∈ (AB) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅))
29 eldif 1496 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (y ∈ (AB) ↔ (yA ∧ ¬ yB))
3028, 29syl5ibr 182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (f:A1-1-ontoz → ((yA ∧ ¬ yB) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅))
313019.23adv 954 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (f:A1-1-ontoz → (∃y(yA ∧ ¬ yB) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅))
3231imp 277 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((f:A1-1-ontoz ∧ ∃y(yA ∧ ¬ yB)) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅)
33 pssnel 1752 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (BA → ∃y(yA ∧ ¬ yB))
3432, 33sylan2 346 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((f:A1-1-ontozBA) → ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅)
35 ssdif0 1748 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((fA) ⊆ (fB) ↔ ((fA) ∖ (fB)) = ∅)
3635negbii 162 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (¬ (fA) ⊆ (fB) ↔ ¬ ((fA) ∖ (fB)) = ∅)
3734, 36sylibr 175 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((f:A1-1-ontozBA) → ¬ (fA) ⊆ (fB))
3811, 37jca 236 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((f:A1-1-ontozBA) → ((fB) ⊆ (fA) ∧ ¬ (fA) ⊆ (fB)))
39 dfpss3 1558 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((fB) ⊂ (fA) ↔ ((fB) ⊆ (fA) ∧ ¬ (fA) ⊆ (fB)))
4038, 39sylibr 175 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((f:A1-1-ontozBA) → (fB) ⊂ (fA))
41 imadmrn 2610 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (f “ dom f) = ran f
4241a1i 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (f:A1-1-ontoz → (f “ dom f) = ran f)
43 imaeq2 2603 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (dom f = A → (f “ dom f) = (fA))
4415, 16, 433syl 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (f:A1-1-ontoz → (f “ dom f) = (fA))
45 f1ofo 2806 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (f:A1-1-ontozf:Aontoz)
46 forn 2789 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (f:Aontoz → ran f = z)
4745, 46syl 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (f:A1-1-ontoz → ran f = z)
4842, 44, 473eqtr3d 1133 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (f:A1-1-ontoz → (fA) = z)
4948psseq2d 1565 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (f:A1-1-ontoz → ((fB) ⊂ (fA) ↔ (fB) ⊂ z))
5049adantr 306 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((f:A1-1-ontozBA) → ((fB) ⊂ (fA) ↔ (fB) ⊂ z))
5140, 50mpbid 170 . . . . . . . . . . . . . 14 ((f:A1-1-ontozBA) → (fB) ⊂ z)
528, 51sylan2 346 . . . . . . . . . . . . 13 ((z ∈ ω ∧ (f:A1-1-ontozBA)) → ¬ z ≈ (fB))
53 f1ores 2813 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((f:A1-1zBA) → (fB):B1-1-onto→(fB))
54 f1of1 2799 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (f:A1-1-ontozf:A1-1z)
5553, 54, 5syl2an 349 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((f:A1-1-ontozBA) → (fB):B1-1-onto→(fB))
56 visset 1350 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 fV
57 resexg 2597 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (fV → (fB) ∈ V)
5856, 57ax-mp 6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (fB) ∈ V
59 f1oeq1 2795 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (y = (fB) → (y:B1-1-onto→(fB) ↔ (fB):B1-1-onto→(fB)))
6058, 59cla4ev 1401 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((fB):B1-1-onto→(fB) → ∃y y:B1-1-onto→(fB))
61 imaexg 2612 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (fV → (fB) ∈ V)
6256, 61ax-mp 6 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (fB) ∈ V
6362bren 3282 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (B ≈ (fB) ↔ ∃y y:B1-1-onto→(fB))
6460, 63sylibr 175 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((fB):B1-1-onto→(fB) → B ≈ (fB))
65 entrt 3319 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((zBB ≈ (fB)) → z ≈ (fB))
6665exp 291 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (zB → (B ≈ (fB) → z ≈ (fB)))
6766com12 13 . . . . . . . . . . . . . . 15 (B ≈ (fB) → (zBz ≈ (fB)))
6855, 64, 673syl 21 . . . . . . . . . . . . . 14 ((f:A1-1-ontozBA) → (zBz ≈ (fB)))
6968adantl 305 . . . . . . . . . . . . 13 ((z ∈ ω ∧ (f:A1-1-ontozBA)) → (zBz ≈ (fB)))
7052, 69mtod 95 . . . . . . . . . . . 12 ((z ∈ ω ∧ (f:A1-1-ontozBA)) → ¬ zB)
7170exp32 294 . . . . . . . . . . 11 (z ∈ ω → (f:A1-1-ontoz → (BA → ¬ zB)))
727119.23adv 954 . . . . . . . . . 10 (z ∈ ω → (∃f f:A1-1-ontoz → (BA → ¬ zB)))
73 visset 1350 . . . . . . . . . . 11 zV
7473bren 3282 . . . . . . . . . 10 (Az ↔ ∃f f:A1-1-ontoz)
7572, 74syl5ib 181 . . . . . . . . 9 (z ∈ ω → (Az → (BA → ¬ zB)))
7675imp31 280 . . . . . . . 8 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → ¬ zB)
77 entrt 3319 . . . . . . . . . . . 12 ((BAAz) → Bz)
7877exp 291 . . . . . . . . . . 11 (BA → (AzBz))
7973ensym 3317 . . . . . . . . . . 11 (BzzB)
8078, 79syl6 23 . . . . . . . . . 10 (BA → (AzzB))
8180com12 13 . . . . . . . . 9 (Az → (BAzB))
8281ad2antlr 321 . . . . . . . 8 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → (BAzB))
8376, 82mtod 95 . . . . . . 7 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → ¬ BA)
847, 83jca 236 . . . . . 6 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → (BA ∧ ¬ BA))
85 brsdom 3286 . . . . . 6 (BA ↔ (BA ∧ ¬ BA))
8684, 85sylibr 175 . . . . 5 (((z ∈ ω ∧ Az) ∧ BA) → BA)
8786exp31 293 . . . 4 (z ∈ ω → (Az → (BABA)))
8887r19.23aiv 1284 . . 3 (∃z ∈ ω Az → (BABA))
8988imp 277 . 2 ((∃z ∈ ω AzBA) → BA)
90 breq2 2066 . . 3 (x = z → (AxAz))
9190cbvrexv 1334 . 2 (∃x ∈ ω Ax ↔ ∃z ∈ ω Az)
9289, 91sylanb 344 1 ((∃x ∈ ω AxBA) → BA)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 1   → wi 2   ↔ wb 127   ∧ wa 196  ∃wex 678   = wceq 1091   ∈ wcel 1092  ∃wrex 1202  Vcvv 1348   ∖ cdif 1484   ⊆ wss 1487   ⊂ wpss 1488  ∅c0 1707   class class class wbr 2054  ωcom 2372  ccnv 2409  dom cdm 2410  ran crn 2411   ↾ cres 2412   “ cima 2413  Fun wfun 2416   Fn wfn 2417  –1-1wf1 2419  –ontowfo 2420  –1-1-ontowf1o 2421   ‘cfv 2422   ≈ cen 3271   ≼ cdom 3272   ≺ csdm 3273
This theorem is referenced by:  pssinf 3422
This theorem was proved from axioms:  ax-1 3  ax-2 4  ax-3 5  ax-mp 6  ax-4 673  ax-5 674  ax-6 675  ax-7 676  ax-gen 677  ax-8 798  ax-9 799  ax-10 800  ax-11 801  ax-12 802  ax-13 804  ax-14 805  ax-16 922  ax-17 925  ax-ext 1074  ax-rep 1075  ax-un 1076  ax-pow 1077
This theorem depends on definitions:  df-bi 128  df-or 197  df-an 198  df-3or 582  df-3an 583  df-ex 679  df-sb 853  df-eu 1009  df-mo 1010  df-clab 1093  df-cleq 1097  df-clel 1099  df-ne 1192  df-ral 1205  df-rex 1206  df-v 1349  df-dif 1489  df-un 1490  df-in 1491  df-ss 1492  df-pss 1494  df-nul 1708  df-if 1777  df-pw 1799  df-sn 1811  df-pr 1812  df-tp 1814  df-op 1815  df-uni 1920  df-tr 2042  df-br 2063  df-opab 2098  df-eprel 2122  df-id 2125  df-po 2128  df-so 2138  df-fr 2169  df-we 2186  df-ord 2202  df-on 2203  df-lim 2204  df-suc 2205  df-om 2373  df-xp 2424  df-rel 2425  df-cnv 2426  df-co 2427  df-dm 2428  df-rn 2429  df-res 2430  df-ima 2431  df-fun 2432  df-fn 2433  df-f 2434  df-f1 2435  df-fo 2436  df-f1o 2437  df-fv 2438  df-er 3200  df-en 3274  df-dom 3275  df-sdom 3276
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