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Theorem indexfi 7380
Description: If for every element of a finite indexing set  A there exists a corresponding element of another set  B, then there exists a finite subset of  B consisting only of those elements which are indexed by  A. Proven without the Axiom of Choice, unlike indexdom 26334. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 12-Sep-2015.)
Assertion
Ref Expression
indexfi  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  B  e.  M  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  ->  E. c  e.  Fin  ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph ) )
Distinct variable groups:    x, c,
y, A    B, c, x, y    ph, c
Allowed substitution hints:    ph( x, y)    M( x, y, c)

Proof of Theorem indexfi
Dummy variables  f  w  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1626 . . . . . 6  |-  F/ z
ph
2 nfsbc1v 3148 . . . . . 6  |-  F/ y
[. z  /  y ]. ph
3 sbceq1a 3139 . . . . . 6  |-  ( y  =  z  ->  ( ph 
<-> 
[. z  /  y ]. ph ) )
41, 2, 3cbvrex 2897 . . . . 5  |-  ( E. y  e.  B  ph  <->  E. z  e.  B  [. z  /  y ]. ph )
54ralbii 2698 . . . 4  |-  ( A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph  <->  A. x  e.  A  E. z  e.  B  [. z  / 
y ]. ph )
6 dfsbcq 3131 . . . . 5  |-  ( z  =  ( f `  x )  ->  ( [. z  /  y ]. ph  <->  [. ( f `  x )  /  y ]. ph ) )
76ac6sfi 7318 . . . 4  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  A. x  e.  A  E. z  e.  B  [. z  /  y ]. ph )  ->  E. f ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )
85, 7sylan2b 462 . . 3  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  ->  E. f ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )
9 simpll 731 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A  e.  Fin )
10 ffn 5558 . . . . . . 7  |-  ( f : A --> B  -> 
f  Fn  A )
1110ad2antrl 709 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  f  Fn  A )
12 dffn4 5626 . . . . . 6  |-  ( f  Fn  A  <->  f : A -onto-> ran  f )
1311, 12sylib 189 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  f : A -onto-> ran  f )
14 fofi 7359 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  f : A -onto-> ran  f
)  ->  ran  f  e. 
Fin )
159, 13, 14syl2anc 643 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  ran  f  e.  Fin )
16 frn 5564 . . . . 5  |-  ( f : A --> B  ->  ran  f  C_  B )
1716ad2antrl 709 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  ran  f  C_  B )
18 fnfvelrn 5834 . . . . . . . . 9  |-  ( ( f  Fn  A  /\  x  e.  A )  ->  ( f `  x
)  e.  ran  f
)
1910, 18sylan 458 . . . . . . . 8  |-  ( ( f : A --> B  /\  x  e.  A )  ->  ( f `  x
)  e.  ran  f
)
20 rspesbca 3209 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( f `  x
)  e.  ran  f  /\  [. ( f `  x )  /  y ]. ph )  ->  E. y  e.  ran  f ph )
2120ex 424 . . . . . . . 8  |-  ( ( f `  x )  e.  ran  f  -> 
( [. ( f `  x )  /  y ]. ph  ->  E. y  e.  ran  f ph )
)
2219, 21syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( f : A --> B  /\  x  e.  A )  ->  ( [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph  ->  E. y  e.  ran  f ph )
)
2322ralimdva 2752 . . . . . 6  |-  ( f : A --> B  -> 
( A. x  e.  A  [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph  ->  A. x  e.  A  E. y  e.  ran  f ph )
)
2423imp 419 . . . . 5  |-  ( ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph )  ->  A. x  e.  A  E. y  e.  ran  f ph )
2524adantl 453 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. x  e.  A  E. y  e.  ran  f ph )
26 simpr 448 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( A  e. 
Fin  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph ) )  /\  w  e.  A
)  ->  w  e.  A )
27 simprr 734 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. x  e.  A  [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph )
28 nfv 1626 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ w [. ( f `  x
)  /  y ]. ph
29 nfsbc1v 3148 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ x [. w  /  x ]. [. ( f `  w )  /  y ]. ph
30 fveq2 5695 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  w  ->  (
f `  x )  =  ( f `  w ) )
31 dfsbcq 3131 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( f `  x )  =  ( f `  w )  ->  ( [. ( f `  x
)  /  y ]. ph  <->  [. ( f `  w
)  /  y ]. ph ) )
3230, 31syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  w  ->  ( [. ( f `  x
)  /  y ]. ph  <->  [. ( f `  w
)  /  y ]. ph ) )
33 sbceq1a 3139 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  w  ->  ( [. ( f `  w
)  /  y ]. ph  <->  [. w  /  x ]. [. ( f `  w
)  /  y ]. ph ) )
3432, 33bitrd 245 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  w  ->  ( [. ( f `  x
)  /  y ]. ph  <->  [. w  /  x ]. [. ( f `  w
)  /  y ]. ph ) )
3528, 29, 34cbvral 2896 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. x  e.  A  [. (
f `  x )  /  y ]. ph  <->  A. w  e.  A  [. w  /  x ]. [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
3627, 35sylib 189 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. w  e.  A  [. w  /  x ]. [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
3736r19.21bi 2772 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( A  e. 
Fin  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph ) )  /\  w  e.  A
)  ->  [. w  /  x ]. [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
38 rspesbca 3209 . . . . . . . 8  |-  ( ( w  e.  A  /\  [. w  /  x ]. [. ( f `  w
)  /  y ]. ph )  ->  E. x  e.  A  [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
3926, 37, 38syl2anc 643 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( A  e. 
Fin  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `
 x )  / 
y ]. ph ) )  /\  w  e.  A
)  ->  E. x  e.  A  [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
4039ralrimiva 2757 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. w  e.  A  E. x  e.  A  [. ( f `
 w )  / 
y ]. ph )
41 dfsbcq 3131 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( f `  w )  ->  ( [. z  /  y ]. ph  <->  [. ( f `  w )  /  y ]. ph ) )
4241rexbidv 2695 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  ( f `  w )  ->  ( E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph  <->  E. x  e.  A  [. ( f `  w
)  /  y ]. ph ) )
4342ralrn 5840 . . . . . . 7  |-  ( f  Fn  A  ->  ( A. z  e.  ran  f E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph  <->  A. w  e.  A  E. x  e.  A  [. (
f `  w )  /  y ]. ph )
)
4411, 43syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  ( A. z  e.  ran  f E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph  <->  A. w  e.  A  E. x  e.  A  [. (
f `  w )  /  y ]. ph )
)
4540, 44mpbird 224 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. z  e.  ran  f E. x  e.  A  [. z  / 
y ]. ph )
46 nfv 1626 . . . . . 6  |-  F/ z E. x  e.  A  ph
47 nfcv 2548 . . . . . . 7  |-  F/_ y A
4847, 2nfrex 2729 . . . . . 6  |-  F/ y E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph
493rexbidv 2695 . . . . . 6  |-  ( y  =  z  ->  ( E. x  e.  A  ph  <->  E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph )
)
5046, 48, 49cbvral 2896 . . . . 5  |-  ( A. y  e.  ran  f E. x  e.  A  ph  <->  A. z  e.  ran  f E. x  e.  A  [. z  /  y ]. ph )
5145, 50sylibr 204 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  A. y  e.  ran  f E. x  e.  A  ph )
52 sseq1 3337 . . . . . 6  |-  ( c  =  ran  f  -> 
( c  C_  B  <->  ran  f  C_  B )
)
53 rexeq 2873 . . . . . . 7  |-  ( c  =  ran  f  -> 
( E. y  e.  c  ph  <->  E. y  e.  ran  f ph )
)
5453ralbidv 2694 . . . . . 6  |-  ( c  =  ran  f  -> 
( A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  <->  A. x  e.  A  E. y  e.  ran  f ph )
)
55 raleq 2872 . . . . . 6  |-  ( c  =  ran  f  -> 
( A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph  <->  A. y  e.  ran  f E. x  e.  A  ph ) )
5652, 54, 553anbi123d 1254 . . . . 5  |-  ( c  =  ran  f  -> 
( ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph )  <->  ( ran  f  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  ran  f ph  /\  A. y  e.  ran  f E. x  e.  A  ph ) ) )
5756rspcev 3020 . . . 4  |-  ( ( ran  f  e.  Fin  /\  ( ran  f  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e. 
ran  f ph  /\  A. y  e.  ran  f E. x  e.  A  ph ) )  ->  E. c  e.  Fin  ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph )
)
5815, 17, 25, 51, 57syl13anc 1186 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\ 
A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  /\  ( f : A --> B  /\  A. x  e.  A  [. ( f `  x
)  /  y ]. ph ) )  ->  E. c  e.  Fin  ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph )
)
598, 58exlimddv 1645 . 2  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  ->  E. c  e.  Fin  ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph ) )
60593adant2 976 1  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  B  e.  M  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  B  ph )  ->  E. c  e.  Fin  ( c  C_  B  /\  A. x  e.  A  E. y  e.  c  ph  /\  A. y  e.  c  E. x  e.  A  ph ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    /\ w3a 936   E.wex 1547    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2674   E.wrex 2675   [.wsbc 3129    C_ wss 3288   ran crn 4846    Fn wfn 5416   -->wf 5417   -onto->wfo 5419   ` cfv 5421   Fincfn 7076
This theorem is referenced by:  filbcmb  26340
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2393  ax-sep 4298  ax-nul 4306  ax-pow 4345  ax-pr 4371  ax-un 4668
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2266  df-mo 2267  df-clab 2399  df-cleq 2405  df-clel 2408  df-nfc 2537  df-ne 2577  df-ral 2679  df-rex 2680  df-reu 2681  df-rab 2683  df-v 2926  df-sbc 3130  df-dif 3291  df-un 3293  df-in 3295  df-ss 3302  df-pss 3304  df-nul 3597  df-if 3708  df-pw 3769  df-sn 3788  df-pr 3789  df-tp 3790  df-op 3791  df-uni 3984  df-br 4181  df-opab 4235  df-mpt 4236  df-tr 4271  df-eprel 4462  df-id 4466  df-po 4471  df-so 4472  df-fr 4509  df-we 4511  df-ord 4552  df-on 4553  df-lim 4554  df-suc 4555  df-om 4813  df-xp 4851  df-rel 4852  df-cnv 4853  df-co 4854  df-dm 4855  df-rn 4856  df-res 4857  df-ima 4858  df-iota 5385  df-fun 5423  df-fn 5424  df-f 5425  df-f1 5426  df-fo 5427  df-f1o 5428  df-fv 5429  df-1o 6691  df-er 6872  df-en 7077  df-dom 7078  df-fin 7080
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