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Theorem disjinfi

Description: Only a finite number of disjoint sets can have a nonempty intersection with a finite set C . The proof uses fodomfi rather than fodomg , and so does not require ax-ac . (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020) (Revised by Vincent Gonzalez, 19-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses disjinfi.b φ x A B V
disjinfi.d φ Disj x A B
disjinfi.c φ C Fin
Assertion disjinfi φ x A | B C Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 disjinfi.b φ x A B V
2 disjinfi.d φ Disj x A B
3 disjinfi.c φ C Fin
4 inss2 ran x A B C C
5 ssfi C Fin ran x A B C C ran x A B C Fin
6 3 4 5 sylancl φ ran x A B C Fin
7 elinel1 y ran x A B C y ran x A B
8 eluni2 y ran x A B w ran x A B y w
9 8 biimpi y ran x A B w ran x A B y w
10 eqid x A B = x A B
11 10 elrnmpt w V w ran x A B x A w = B
12 11 elv w ran x A B x A w = B
13 12 birani w ran x A B y w x A w = B
14 nfmpt1 _ x x A B
15 14 nfrn _ x ran x A B
16 15 nfcri x w ran x A B
17 nfv x y w
18 16 17 nfan x w ran x A B y w
19 simpl y w w = B y w
20 simpr y w w = B w = B
21 19 20 eleqtrd y w w = B y B
22 21 ex y w w = B y B
23 22 a1d y w x A w = B y B
24 23 adantl w ran x A B y w x A w = B y B
25 18 24 reximdai w ran x A B y w x A w = B x A y B
26 13 25 mpd w ran x A B y w x A y B
27 26 ex w ran x A B y w x A y B
28 27 a1i y ran x A B w ran x A B y w x A y B
29 28 rexlimdv y ran x A B w ran x A B y w x A y B
30 9 29 mpd y ran x A B x A y B
31 7 30 syl y ran x A B C x A y B
32 31 adantl φ y ran x A B C x A y B
33 nfv x φ
34 15 nfuni _ x ran x A B
35 nfcv _ x C
36 34 35 nfin _ x ran x A B C
37 36 nfcri x y ran x A B C
38 33 37 nfan x φ y ran x A B C
39 nfre1 x x A y B C
40 elinel2 y ran x A B C y C
41 simp2 y C x A y B x A
42 simpr y C y B y B
43 simpl y C y B y C
44 42 43 elind y C y B y B C
45 rspe x A y B C x A y B C
46 41 44 45 3imp3i2an y C x A y B x A y B C
47 46 3exp y C x A y B x A y B C
48 40 47 syl y ran x A B C x A y B x A y B C
49 48 adantl φ y ran x A B C x A y B x A y B C
50 38 39 49 rexlimd φ y ran x A B C x A y B x A y B C
51 32 50 mpd φ y ran x A B C x A y B C
52 disjors Disj x A B z A w A z = w z / x B w / x B =
53 2 52 sylib φ z A w A z = w z / x B w / x B =
54 nfv z w A x = w B w / x B =
55 nfcv _ x A
56 nfv x z = w
57 nfcsb1v _ x z / x B
58 nfcv _ x w
59 58 nfcsb1 _ x w / x B
60 57 59 nfin _ x z / x B w / x B
61 60 nfeq1 x z / x B w / x B =
62 56 61 nfor x z = w z / x B w / x B =
63 55 62 nfralw x w A z = w z / x B w / x B =
64 equequ1 x = z x = w z = w
65 csbeq1a x = z B = z / x B
66 65 ineq1d x = z B w / x B = z / x B w / x B
67 66 eqeq1d x = z B w / x B = z / x B w / x B =
68 64 67 orbi12d x = z x = w B w / x B = z = w z / x B w / x B =
69 68 ralbidv x = z w A x = w B w / x B = w A z = w z / x B w / x B =
70 54 63 69 cbvralw x A w A x = w B w / x B = z A w A z = w z / x B w / x B =
71 53 70 sylibr φ x A w A x = w B w / x B =
72 71 r19.21bi φ x A w A x = w B w / x B =
73 rspa w A x = w B w / x B = w A x = w B w / x B =
74 73 orcomd w A x = w B w / x B = w A B w / x B = x = w
75 72 74 sylan φ x A w A B w / x B = x = w
76 elinel1 y B C y B
77 sbsbc w x y B C [˙w / x]˙ y B C
78 sbcel2 [˙w / x]˙ y B C y w / x B C
79 csbin w / x B C = w / x B w / x C
80 79 eleq2i y w / x B C y w / x B w / x C
81 77 78 80 3bitri w x y B C y w / x B w / x C
82 elinel1 y w / x B w / x C y w / x B
83 81 82 sylbi w x y B C y w / x B
84 inelcm y B y w / x B B w / x B
85 84 neneqd y B y w / x B ¬ B w / x B =
86 76 83 85 syl2an y B C w x y B C ¬ B w / x B =
87 pm2.53 B w / x B = x = w ¬ B w / x B = x = w
88 75 86 87 syl2im φ x A w A y B C w x y B C x = w
89 88 ralrimiva φ x A w A y B C w x y B C x = w
90 89 ralrimiva φ x A w A y B C w x y B C x = w
91 90 adantr φ y ran x A B C x A w A y B C w x y B C x = w
92 reu2 ∃! x A y B C x A y B C x A w A y B C w x y B C x = w
93 51 91 92 sylanbrc φ y ran x A B C ∃! x A y B C
94 riotacl2 ∃! x A y B C ι x A | y B C x A | y B C
95 nfriota1 _ x ι x A | y B C
96 95 nfcsb1 _ x ι x A | y B C / x B
97 96 35 nfin _ x ι x A | y B C / x B C
98 97 nfcri x y ι x A | y B C / x B C
99 csbeq1a x = ι x A | y B C B = ι x A | y B C / x B
100 99 ineq1d x = ι x A | y B C B C = ι x A | y B C / x B C
101 100 eleq2d x = ι x A | y B C y B C y ι x A | y B C / x B C
102 95 55 98 101 elrabf ι x A | y B C x A | y B C ι x A | y B C A y ι x A | y B C / x B C
103 102 simplbi ι x A | y B C x A | y B C ι x A | y B C A
104 102 simprbi ι x A | y B C x A | y B C y ι x A | y B C / x B C
105 104 ne0d ι x A | y B C x A | y B C ι x A | y B C / x B C
106 nfcv _ x
107 97 106 nfne x ι x A | y B C / x B C
108 100 neeq1d x = ι x A | y B C B C ι x A | y B C / x B C
109 95 55 107 108 elrabf ι x A | y B C x A | B C ι x A | y B C A ι x A | y B C / x B C
110 103 105 109 sylanbrc ι x A | y B C x A | y B C ι x A | y B C x A | B C
111 93 94 110 3syl φ y ran x A B C ι x A | y B C x A | B C
112 111 ralrimiva φ y ran x A B C ι x A | y B C x A | B C
113 59 35 nfin _ x w / x B C
114 113 106 nfne x w / x B C
115 csbeq1a x = w B = w / x B
116 115 ineq1d x = w B C = w / x B C
117 116 neeq1d x = w B C w / x B C
118 58 55 114 117 elrabf w x A | B C w A w / x B C
119 118 simprbi w x A | B C w / x B C
120 n0 w / x B C y y w / x B C
121 119 120 sylib w x A | B C y y w / x B C
122 121 adantl φ w x A | B C y y w / x B C
123 118 simplbi w x A | B C w A
124 elinel1 y w / x B C y w / x B
125 124 adantl φ w A y w / x B C y w / x B
126 simplr φ w A y w / x B C w A
127 nfv x φ w A
128 59 nfel1 x w / x B V
129 127 128 nfim x φ w A w / x B V
130 eleq1w x = w x A w A
131 130 anbi2d x = w φ x A φ w A
132 115 eleq1d x = w B V w / x B V
133 131 132 imbi12d x = w φ x A B V φ w A w / x B V
134 129 133 1 chvarfv φ w A w / x B V
135 134 adantr φ w A y w / x B C w / x B V
136 eqid w A w / x B = w A w / x B
137 136 elrnmpt1 w A w / x B V w / x B ran w A w / x B
138 126 135 137 syl2anc φ w A y w / x B C w / x B ran w A w / x B
139 nfcv _ w B
140 115 equcoms w = x B = w / x B
141 140 eqcomd w = x w / x B = B
142 59 139 141 cbvmpt w A w / x B = x A B
143 142 rneqi ran w A w / x B = ran x A B
144 138 143 eleqtrdi φ w A y w / x B C w / x B ran x A B
145 elunii y w / x B w / x B ran x A B y ran x A B
146 125 144 145 syl2anc φ w A y w / x B C y ran x A B
147 elinel2 y w / x B C y C
148 147 adantl φ w A y w / x B C y C
149 146 148 elind φ w A y w / x B C y ran x A B C
150 nfv w y B C
151 113 nfcri x y w / x B C
152 116 eleq2d x = w y B C y w / x B C
153 150 151 152 cbvriotaw ι x A | y B C = ι w A | y w / x B C
154 simpr φ w A y w / x B C y w / x B C
155 rspe w A y w / x B C w A y w / x B C
156 155 adantll φ w A y w / x B C w A y w / x B C
157 simpll φ w A y w / x B C φ
158 sbequ w = z w x y B C z x y B C
159 sbsbc z x y B C [˙z / x]˙ y B C
160 159 a1i w = z z x y B C [˙z / x]˙ y B C
161 sbcel2 [˙z / x]˙ y B C y z / x B C
162 csbin z / x B C = z / x B z / x C
163 csbconstg z V z / x C = C
164 163 elv z / x C = C
165 164 ineq2i z / x B z / x C = z / x B C
166 162 165 eqtri z / x B C = z / x B C
167 166 eleq2i y z / x B C y z / x B C
168 161 167 bitri [˙z / x]˙ y B C y z / x B C
169 168 a1i w = z [˙z / x]˙ y B C y z / x B C
170 158 160 169 3bitrd w = z w x y B C y z / x B C
171 170 anbi2d w = z y B C w x y B C y B C y z / x B C
172 equequ2 w = z x = w x = z
173 171 172 imbi12d w = z y B C w x y B C x = w y B C y z / x B C x = z
174 173 cbvralvw w A y B C w x y B C x = w z A y B C y z / x B C x = z
175 174 ralbii x A w A y B C w x y B C x = w x A z A y B C y z / x B C x = z
176 nfv w z A y B C y z / x B C x = z
177 57 35 nfin _ x z / x B C
178 177 nfcri x y z / x B C
179 151 178 nfan x y w / x B C y z / x B C
180 nfv x w = z
181 179 180 nfim x y w / x B C y z / x B C w = z
182 55 181 nfralw x z A y w / x B C y z / x B C w = z
183 152 anbi1d x = w y B C y z / x B C y w / x B C y z / x B C
184 equequ1 x = w x = z w = z
185 183 184 imbi12d x = w y B C y z / x B C x = z y w / x B C y z / x B C w = z
186 185 ralbidv x = w z A y B C y z / x B C x = z z A y w / x B C y z / x B C w = z
187 176 182 186 cbvralw x A z A y B C y z / x B C x = z w A z A y w / x B C y z / x B C w = z
188 sbsbc z w y w / x B C [˙z / w]˙ y w / x B C
189 sbcel2 [˙z / w]˙ y w / x B C y z / w w / x B C
190 csbin z / w w / x B C = z / w w / x B z / w C
191 csbcow z / w w / x B = z / x B
192 csbconstg z V z / w C = C
193 192 elv z / w C = C
194 191 193 ineq12i z / w w / x B z / w C = z / x B C
195 190 194 eqtri z / w w / x B C = z / x B C
196 195 eleq2i y z / w w / x B C y z / x B C
197 188 189 196 3bitrri y z / x B C z w y w / x B C
198 197 anbi2i y w / x B C y z / x B C y w / x B C z w y w / x B C
199 198 imbi1i y w / x B C y z / x B C w = z y w / x B C z w y w / x B C w = z
200 199 2ralbii w A z A y w / x B C y z / x B C w = z w A z A y w / x B C z w y w / x B C w = z
201 175 187 200 3bitri x A w A y B C w x y B C x = w w A z A y w / x B C z w y w / x B C w = z
202 91 201 sylib φ y ran x A B C w A z A y w / x B C z w y w / x B C w = z
203 157 149 202 syl2anc φ w A y w / x B C w A z A y w / x B C z w y w / x B C w = z
204 reu2 ∃! w A y w / x B C w A y w / x B C w A z A y w / x B C z w y w / x B C w = z
205 156 203 204 sylanbrc φ w A y w / x B C ∃! w A y w / x B C
206 riota1 ∃! w A y w / x B C w A y w / x B C ι w A | y w / x B C = w
207 205 206 syl φ w A y w / x B C w A y w / x B C ι w A | y w / x B C = w
208 126 154 207 mpbi2and φ w A y w / x B C ι w A | y w / x B C = w
209 153 208 eqtr2id φ w A y w / x B C w = ι x A | y B C
210 149 209 jca φ w A y w / x B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
211 210 ex φ w A y w / x B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
212 123 211 sylan2 φ w x A | B C y w / x B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
213 212 eximdv φ w x A | B C y y w / x B C y y ran x A B C w = ι x A | y B C
214 122 213 mpd φ w x A | B C y y ran x A B C w = ι x A | y B C
215 df-rex y ran x A B C w = ι x A | y B C y y ran x A B C w = ι x A | y B C
216 214 215 sylibr φ w x A | B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
217 216 ralrimiva φ w x A | B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
218 eqid y ran x A B C ι x A | y B C = y ran x A B C ι x A | y B C
219 218 fompt y ran x A B C ι x A | y B C : ran x A B C onto x A | B C y ran x A B C ι x A | y B C x A | B C w x A | B C y ran x A B C w = ι x A | y B C
220 112 217 219 sylanbrc φ y ran x A B C ι x A | y B C : ran x A B C onto x A | B C
221 fodomfi ran x A B C Fin y ran x A B C ι x A | y B C : ran x A B C onto x A | B C x A | B C ran x A B C
222 6 220 221 syl2anc φ x A | B C ran x A B C
223 domfi ran x A B C Fin x A | B C ran x A B C x A | B C Fin
224 6 222 223 syl2anc φ x A | B C Fin