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Theorem php3

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. (Contributed by NM, 22-Aug-2008) Avoid ax-pow . (Revised by BTernaryTau, 26-Nov-2024)

Ref Expression
Assertion php3 A Fin B A B A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isfi A Fin x ω A x
2 bren A x f f : A 1-1 onto x
3 pssss B A B A
4 imass2 B A f B f A
5 3 4 syl B A f B f A
6 5 adantl f : A 1-1 onto x B A f B f A
7 pssnel B A y y A ¬ y B
8 eldif y A B y A ¬ y B
9 f1ofn f : A 1-1 onto x f Fn A
10 difss A B A
11 fnfvima f Fn A A B A y A B f y f A B
12 11 3expia f Fn A A B A y A B f y f A B
13 9 10 12 sylancl f : A 1-1 onto x y A B f y f A B
14 dff1o3 f : A 1-1 onto x f : A onto x Fun f -1
15 imadif Fun f -1 f A B = f A f B
16 14 15 simplbiim f : A 1-1 onto x f A B = f A f B
17 16 eleq2d f : A 1-1 onto x f y f A B f y f A f B
18 13 17 sylibd f : A 1-1 onto x y A B f y f A f B
19 n0i f y f A f B ¬ f A f B =
20 18 19 syl6 f : A 1-1 onto x y A B ¬ f A f B =
21 8 20 syl5bir f : A 1-1 onto x y A ¬ y B ¬ f A f B =
22 21 exlimdv f : A 1-1 onto x y y A ¬ y B ¬ f A f B =
23 22 imp f : A 1-1 onto x y y A ¬ y B ¬ f A f B =
24 7 23 sylan2 f : A 1-1 onto x B A ¬ f A f B =
25 ssdif0 f A f B f A f B =
26 24 25 sylnibr f : A 1-1 onto x B A ¬ f A f B
27 dfpss3 f B f A f B f A ¬ f A f B
28 6 26 27 sylanbrc f : A 1-1 onto x B A f B f A
29 imadmrn f dom f = ran f
30 f1odm f : A 1-1 onto x dom f = A
31 30 imaeq2d f : A 1-1 onto x f dom f = f A
32 f1ofo f : A 1-1 onto x f : A onto x
33 forn f : A onto x ran f = x
34 32 33 syl f : A 1-1 onto x ran f = x
35 29 31 34 3eqtr3a f : A 1-1 onto x f A = x
36 35 psseq2d f : A 1-1 onto x f B f A f B x
37 36 adantr f : A 1-1 onto x B A f B f A f B x
38 28 37 mpbid f : A 1-1 onto x B A f B x
39 php2 x ω f B x f B x
40 38 39 sylan2 x ω f : A 1-1 onto x B A f B x
41 nnfi x ω x Fin
42 f1of1 f : A 1-1 onto x f : A 1-1 x
43 f1ores f : A 1-1 x B A f B : B 1-1 onto f B
44 42 3 43 syl2an f : A 1-1 onto x B A f B : B 1-1 onto f B
45 vex f V
46 45 resex f B V
47 f1oeq1 y = f B y : B 1-1 onto f B f B : B 1-1 onto f B
48 46 47 spcev f B : B 1-1 onto f B y y : B 1-1 onto f B
49 bren B f B y y : B 1-1 onto f B
50 48 49 sylibr f B : B 1-1 onto f B B f B
51 44 50 syl f : A 1-1 onto x B A B f B
52 endom B f B B f B
53 sdomdom f B x f B x
54 domfi x Fin f B x f B Fin
55 53 54 sylan2 x Fin f B x f B Fin
56 55 3adant2 x Fin B f B f B x f B Fin
57 domfi f B Fin B f B B Fin
58 57 3adant3 f B Fin B f B f B x B Fin
59 domsdomtrfi B Fin B f B f B x B x
60 58 59 syld3an1 f B Fin B f B f B x B x
61 56 60 syld3an1 x Fin B f B f B x B x
62 52 61 syl3an2 x Fin B f B f B x B x
63 62 3expia x Fin B f B f B x B x
64 41 51 63 syl2an x ω f : A 1-1 onto x B A f B x B x
65 40 64 mpd x ω f : A 1-1 onto x B A B x
66 65 exp32 x ω f : A 1-1 onto x B A B x
67 66 exlimdv x ω f f : A 1-1 onto x B A B x
68 2 67 syl5bi x ω A x B A B x
69 ensymfib x Fin x A A x
70 69 adantr x Fin B x x A A x
71 70 biimp3ar x Fin B x A x x A
72 endom x A x A
73 sdomdom B x B x
74 domfi x Fin B x B Fin
75 73 74 sylan2 x Fin B x B Fin
76 75 3adant3 x Fin B x x A B Fin
77 sdomdomtrfi B Fin B x x A B A
78 76 77 syld3an1 x Fin B x x A B A
79 72 78 syl3an3 x Fin B x x A B A
80 71 79 syld3an3 x Fin B x A x B A
81 41 80 syl3an1 x ω B x A x B A
82 81 3com23 x ω A x B x B A
83 82 3exp x ω A x B x B A
84 68 83 syldd x ω A x B A B A
85 84 rexlimiv x ω A x B A B A
86 1 85 sylbi A Fin B A B A
87 86 imp A Fin B A B A