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Theorem incexclem

Description: Lemma for incexc . (Contributed by Mario Carneiro, 7-Aug-2017)

Ref Expression
Assertion incexclem A Fin B Fin B B A = s 𝒫 A 1 s B s

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 unieq x = x =
2 uni0 =
3 1 2 eqtrdi x = x =
4 3 ineq2d x = b x = b
5 in0 b =
6 4 5 eqtrdi x = b x =
7 6 fveq2d x = b x =
8 hash0 = 0
9 7 8 eqtrdi x = b x = 0
10 9 oveq2d x = b b x = b 0
11 pweq x = 𝒫 x = 𝒫
12 pw0 𝒫 =
13 11 12 eqtrdi x = 𝒫 x =
14 13 sumeq1d x = s 𝒫 x 1 s b s = s 1 s b s
15 10 14 eqeq12d x = b b x = s 𝒫 x 1 s b s b 0 = s 1 s b s
16 15 ralbidv x = b Fin b b x = s 𝒫 x 1 s b s b Fin b 0 = s 1 s b s
17 unieq x = y x = y
18 17 ineq2d x = y b x = b y
19 18 fveq2d x = y b x = b y
20 19 oveq2d x = y b b x = b b y
21 pweq x = y 𝒫 x = 𝒫 y
22 21 sumeq1d x = y s 𝒫 x 1 s b s = s 𝒫 y 1 s b s
23 20 22 eqeq12d x = y b b x = s 𝒫 x 1 s b s b b y = s 𝒫 y 1 s b s
24 23 ralbidv x = y b Fin b b x = s 𝒫 x 1 s b s b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s
25 unieq x = y z x = y z
26 uniun y z = y z
27 vex z V
28 27 unisn z = z
29 28 uneq2i y z = y z
30 26 29 eqtri y z = y z
31 25 30 eqtrdi x = y z x = y z
32 31 ineq2d x = y z b x = b y z
33 32 fveq2d x = y z b x = b y z
34 33 oveq2d x = y z b b x = b b y z
35 pweq x = y z 𝒫 x = 𝒫 y z
36 35 sumeq1d x = y z s 𝒫 x 1 s b s = s 𝒫 y z 1 s b s
37 34 36 eqeq12d x = y z b b x = s 𝒫 x 1 s b s b b y z = s 𝒫 y z 1 s b s
38 37 ralbidv x = y z b Fin b b x = s 𝒫 x 1 s b s b Fin b b y z = s 𝒫 y z 1 s b s
39 unieq x = A x = A
40 39 ineq2d x = A b x = b A
41 40 fveq2d x = A b x = b A
42 41 oveq2d x = A b b x = b b A
43 pweq x = A 𝒫 x = 𝒫 A
44 43 sumeq1d x = A s 𝒫 x 1 s b s = s 𝒫 A 1 s b s
45 42 44 eqeq12d x = A b b x = s 𝒫 x 1 s b s b b A = s 𝒫 A 1 s b s
46 45 ralbidv x = A b Fin b b x = s 𝒫 x 1 s b s b Fin b b A = s 𝒫 A 1 s b s
47 hashcl b Fin b 0
48 47 nn0cnd b Fin b
49 48 mulid2d b Fin 1 b = b
50 0ex V
51 49 48 eqeltrd b Fin 1 b
52 fveq2 s = s =
53 52 8 eqtrdi s = s = 0
54 53 oveq2d s = 1 s = 1 0
55 neg1cn 1
56 exp0 1 1 0 = 1
57 55 56 ax-mp 1 0 = 1
58 54 57 eqtrdi s = 1 s = 1
59 rint0 s = b s = b
60 59 fveq2d s = b s = b
61 58 60 oveq12d s = 1 s b s = 1 b
62 61 sumsn V 1 b s 1 s b s = 1 b
63 50 51 62 sylancr b Fin s 1 s b s = 1 b
64 48 subid1d b Fin b 0 = b
65 49 63 64 3eqtr4rd b Fin b 0 = s 1 s b s
66 65 rgen b Fin b 0 = s 1 s b s
67 fveq2 b = x b = x
68 ineq1 b = x b y = x y
69 68 fveq2d b = x b y = x y
70 67 69 oveq12d b = x b b y = x x y
71 simpl b = x s 𝒫 y b = x
72 71 ineq1d b = x s 𝒫 y b s = x s
73 72 fveq2d b = x s 𝒫 y b s = x s
74 73 oveq2d b = x s 𝒫 y 1 s b s = 1 s x s
75 74 sumeq2dv b = x s 𝒫 y 1 s b s = s 𝒫 y 1 s x s
76 70 75 eqeq12d b = x b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y = s 𝒫 y 1 s x s
77 76 rspcva x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y = s 𝒫 y 1 s x s
78 77 adantll y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y = s 𝒫 y 1 s x s
79 simpr y Fin ¬ z y x Fin x Fin
80 inss1 x z x
81 ssfi x Fin x z x x z Fin
82 79 80 81 sylancl y Fin ¬ z y x Fin x z Fin
83 fveq2 b = x z b = x z
84 ineq1 b = x z b y = x z y
85 in32 x z y = x y z
86 inass x y z = x y z
87 85 86 eqtri x z y = x y z
88 84 87 eqtrdi b = x z b y = x y z
89 88 fveq2d b = x z b y = x y z
90 83 89 oveq12d b = x z b b y = x z x y z
91 ineq1 b = x z b s = x z s
92 in32 x z s = x s z
93 inass x s z = x s z
94 92 93 eqtri x z s = x s z
95 91 94 eqtrdi b = x z b s = x s z
96 95 fveq2d b = x z b s = x s z
97 96 oveq2d b = x z 1 s b s = 1 s x s z
98 97 sumeq2sdv b = x z s 𝒫 y 1 s b s = s 𝒫 y 1 s x s z
99 90 98 eqeq12d b = x z b b y = s 𝒫 y 1 s b s x z x y z = s 𝒫 y 1 s x s z
100 99 rspcva x z Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x z x y z = s 𝒫 y 1 s x s z
101 82 100 sylan y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x z x y z = s 𝒫 y 1 s x s z
102 78 101 oveq12d y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x - x y - x z x y z = s 𝒫 y 1 s x s s 𝒫 y 1 s x s z
103 inss1 x y x
104 ssfi x Fin x y x x y Fin
105 79 103 104 sylancl y Fin ¬ z y x Fin x y Fin
106 hashcl x y Fin x y 0
107 105 106 syl y Fin ¬ z y x Fin x y 0
108 107 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin x y
109 hashcl x z Fin x z 0
110 82 109 syl y Fin ¬ z y x Fin x z 0
111 110 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin x z
112 inss1 x y z x
113 ssfi x Fin x y z x x y z Fin
114 79 112 113 sylancl y Fin ¬ z y x Fin x y z Fin
115 hashcl x y z Fin x y z 0
116 114 115 syl y Fin ¬ z y x Fin x y z 0
117 116 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin x y z
118 hashun3 x y Fin x z Fin x y x z = x y + x z - x y x z
119 105 82 118 syl2anc y Fin ¬ z y x Fin x y x z = x y + x z - x y x z
120 indi x y z = x y x z
121 120 fveq2i x y z = x y x z
122 inindi x y z = x y x z
123 122 fveq2i x y z = x y x z
124 123 oveq2i x y + x z - x y z = x y + x z - x y x z
125 119 121 124 3eqtr4g y Fin ¬ z y x Fin x y z = x y + x z - x y z
126 108 111 117 125 assraddsubd y Fin ¬ z y x Fin x y z = x y + x z - x y z
127 126 oveq2d y Fin ¬ z y x Fin x x y z = x x y + x z - x y z
128 hashcl x Fin x 0
129 128 adantl y Fin ¬ z y x Fin x 0
130 129 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin x
131 111 117 subcld y Fin ¬ z y x Fin x z x y z
132 130 108 131 subsub4d y Fin ¬ z y x Fin x - x y - x z x y z = x x y + x z - x y z
133 127 132 eqtr4d y Fin ¬ z y x Fin x x y z = x - x y - x z x y z
134 133 adantr y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y z = x - x y - x z x y z
135 disjdif 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y =
136 135 a1i y Fin ¬ z y x Fin 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y =
137 ssun1 y y z
138 137 sspwi 𝒫 y 𝒫 y z
139 undif 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y = 𝒫 y z
140 138 139 mpbi 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y = 𝒫 y z
141 140 eqcomi 𝒫 y z = 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y
142 141 a1i y Fin ¬ z y x Fin 𝒫 y z = 𝒫 y 𝒫 y z 𝒫 y
143 simpll y Fin ¬ z y x Fin y Fin
144 snfi z Fin
145 unfi y Fin z Fin y z Fin
146 143 144 145 sylancl y Fin ¬ z y x Fin y z Fin
147 pwfi y z Fin 𝒫 y z Fin
148 146 147 sylib y Fin ¬ z y x Fin 𝒫 y z Fin
149 55 a1i y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1
150 elpwi s 𝒫 y z s y z
151 ssfi y z Fin s y z s Fin
152 146 150 151 syl2an y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z s Fin
153 hashcl s Fin s 0
154 152 153 syl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z s 0
155 149 154 expcld y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1 s
156 simplr y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x Fin
157 inss1 x s x
158 ssfi x Fin x s x x s Fin
159 156 157 158 sylancl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s Fin
160 hashcl x s Fin x s 0
161 159 160 syl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s 0
162 161 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s
163 155 162 mulcld y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1 s x s
164 136 142 148 163 fsumsplit y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1 s x s = s 𝒫 y 1 s x s + s 𝒫 y z 𝒫 y 1 s x s
165 fveq2 s = t z s = t z
166 165 oveq2d s = t z 1 s = 1 t z
167 inteq s = t z s = t z
168 27 intunsn t z = t z
169 167 168 eqtrdi s = t z s = t z
170 169 ineq2d s = t z x s = x t z
171 170 fveq2d s = t z x s = x t z
172 166 171 oveq12d s = t z 1 s x s = 1 t z x t z
173 pwfi y Fin 𝒫 y Fin
174 143 173 sylib y Fin ¬ z y x Fin 𝒫 y Fin
175 eqid u 𝒫 y u z = u 𝒫 y u z
176 elpwi u 𝒫 y u y
177 176 adantl y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u y
178 unss1 u y u z y z
179 177 178 syl y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u z y z
180 vex u V
181 snex z V
182 180 181 unex u z V
183 182 elpw u z 𝒫 y z u z y z
184 179 183 sylibr y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u z 𝒫 y z
185 simpllr y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y ¬ z y
186 elpwi u z 𝒫 y u z y
187 ssun2 z u z
188 27 snss z u z z u z
189 187 188 mpbir z u z
190 189 a1i y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y z u z
191 ssel u z y z u z z y
192 186 190 191 syl2imc y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u z 𝒫 y z y
193 185 192 mtod y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y ¬ u z 𝒫 y
194 184 193 eldifd y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u z 𝒫 y z 𝒫 y
195 eldifi s 𝒫 y z 𝒫 y s 𝒫 y z
196 195 adantl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y s 𝒫 y z
197 196 elpwid y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y s y z
198 uncom y z = z y
199 197 198 sseqtrdi y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y s z y
200 ssundif s z y s z y
201 199 200 sylib y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y s z y
202 vex y V
203 202 elpw2 s z 𝒫 y s z y
204 201 203 sylibr y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y s z 𝒫 y
205 elpwunsn s 𝒫 y z 𝒫 y z s
206 205 ad2antll y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y z s
207 206 snssd y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y z s
208 ssequn2 z s s z = s
209 207 208 sylib y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y s z = s
210 209 eqcomd y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y s = s z
211 uneq1 u = s z u z = s z z
212 undif1 s z z = s z
213 211 212 eqtrdi u = s z u z = s z
214 213 eqeq2d u = s z s = u z s = s z
215 210 214 syl5ibrcom y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y u = s z s = u z
216 176 ad2antrl y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y u y
217 simpllr y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y ¬ z y
218 216 217 ssneldd y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y ¬ z u
219 difsnb ¬ z u u z = u
220 218 219 sylib y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y u z = u
221 220 eqcomd y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y u = u z
222 difeq1 s = u z s z = u z z
223 difun2 u z z = u z
224 222 223 eqtrdi s = u z s z = u z
225 224 eqeq2d s = u z u = s z u = u z
226 221 225 syl5ibrcom y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y s = u z u = s z
227 215 226 impbid y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y s 𝒫 y z 𝒫 y u = s z s = u z
228 175 194 204 227 f1o2d y Fin ¬ z y x Fin u 𝒫 y u z : 𝒫 y 1-1 onto 𝒫 y z 𝒫 y
229 uneq1 u = t u z = t z
230 vex t V
231 230 181 unex t z V
232 229 175 231 fvmpt t 𝒫 y u 𝒫 y u z t = t z
233 232 adantl y Fin ¬ z y x Fin t 𝒫 y u 𝒫 y u z t = t z
234 195 163 sylan2 y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y 1 s x s
235 172 174 228 233 234 fsumf1o y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y 1 s x s = t 𝒫 y 1 t z x t z
236 uneq1 t = s t z = s z
237 236 fveq2d t = s t z = s z
238 237 oveq2d t = s 1 t z = 1 s z
239 inteq t = s t = s
240 239 ineq1d t = s t z = s z
241 240 ineq2d t = s x t z = x s z
242 241 fveq2d t = s x t z = x s z
243 238 242 oveq12d t = s 1 t z x t z = 1 s z x s z
244 243 cbvsumv t 𝒫 y 1 t z x t z = s 𝒫 y 1 s z x s z
245 55 a1i y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1
246 elpwi s 𝒫 y s y
247 ssfi y Fin s y s Fin
248 143 246 247 syl2an y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y s Fin
249 248 153 syl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y s 0
250 245 249 expp1d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s + 1 = 1 s -1
251 246 adantl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y s y
252 simpllr y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y ¬ z y
253 251 252 ssneldd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y ¬ z s
254 hashunsng z V s Fin ¬ z s s z = s + 1
255 254 elv s Fin ¬ z s s z = s + 1
256 248 253 255 syl2anc y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y s z = s + 1
257 256 oveq2d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z = 1 s + 1
258 138 sseli s 𝒫 y s 𝒫 y z
259 258 155 sylan2 y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s
260 245 259 mulcomd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y -1 1 s = 1 s -1
261 250 257 260 3eqtr4d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z = -1 1 s
262 259 mulm1d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y -1 1 s = 1 s
263 261 262 eqtrd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z = 1 s
264 263 oveq1d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z x s z = 1 s x s z
265 inss1 x s z x
266 ssfi x Fin x s z x x s z Fin
267 156 265 266 sylancl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s z Fin
268 hashcl x s z Fin x s z 0
269 267 268 syl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s z 0
270 269 nn0cnd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z x s z
271 258 270 sylan2 y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y x s z
272 259 271 mulneg1d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s z = 1 s x s z
273 264 272 eqtrd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z x s z = 1 s x s z
274 273 sumeq2dv y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s z x s z = s 𝒫 y 1 s x s z
275 244 274 eqtrid y Fin ¬ z y x Fin t 𝒫 y 1 t z x t z = s 𝒫 y 1 s x s z
276 155 270 mulcld y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1 s x s z
277 258 276 sylan2 y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s z
278 174 277 fsumneg y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s z = s 𝒫 y 1 s x s z
279 235 275 278 3eqtrd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 𝒫 y 1 s x s = s 𝒫 y 1 s x s z
280 279 oveq2d y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s + s 𝒫 y z 𝒫 y 1 s x s = s 𝒫 y 1 s x s + s 𝒫 y 1 s x s z
281 138 a1i y Fin ¬ z y x Fin 𝒫 y 𝒫 y z
282 281 sselda y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y s 𝒫 y z
283 282 163 syldan y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s
284 174 283 fsumcl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s
285 282 276 syldan y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s z
286 174 285 fsumcl y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s z
287 284 286 negsubd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y 1 s x s + s 𝒫 y 1 s x s z = s 𝒫 y 1 s x s s 𝒫 y 1 s x s z
288 164 280 287 3eqtrd y Fin ¬ z y x Fin s 𝒫 y z 1 s x s = s 𝒫 y 1 s x s s 𝒫 y 1 s x s z
289 288 adantr y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s s 𝒫 y z 1 s x s = s 𝒫 y 1 s x s s 𝒫 y 1 s x s z
290 102 134 289 3eqtr4d y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y z = s 𝒫 y z 1 s x s
291 290 ex y Fin ¬ z y x Fin b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x x y z = s 𝒫 y z 1 s x s
292 291 ralrimdva y Fin ¬ z y b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s x Fin x x y z = s 𝒫 y z 1 s x s
293 ineq1 b = x b y z = x y z
294 293 fveq2d b = x b y z = x y z
295 67 294 oveq12d b = x b b y z = x x y z
296 ineq1 b = x b s = x s
297 296 fveq2d b = x b s = x s
298 297 oveq2d b = x 1 s b s = 1 s x s
299 298 sumeq2sdv b = x s 𝒫 y z 1 s b s = s 𝒫 y z 1 s x s
300 295 299 eqeq12d b = x b b y z = s 𝒫 y z 1 s b s x x y z = s 𝒫 y z 1 s x s
301 300 cbvralvw b Fin b b y z = s 𝒫 y z 1 s b s x Fin x x y z = s 𝒫 y z 1 s x s
302 292 301 syl6ibr y Fin ¬ z y b Fin b b y = s 𝒫 y 1 s b s b Fin b b y z = s 𝒫 y z 1 s b s
303 16 24 38 46 66 302 findcard2s A Fin b Fin b b A = s 𝒫 A 1 s b s
304 fveq2 b = B b = B
305 ineq1 b = B b A = B A
306 305 fveq2d b = B b A = B A
307 304 306 oveq12d b = B b b A = B B A
308 simpl b = B s 𝒫 A b = B
309 308 ineq1d b = B s 𝒫 A b s = B s
310 309 fveq2d b = B s 𝒫 A b s = B s
311 310 oveq2d b = B s 𝒫 A 1 s b s = 1 s B s
312 311 sumeq2dv b = B s 𝒫 A 1 s b s = s 𝒫 A 1 s B s
313 307 312 eqeq12d b = B b b A = s 𝒫 A 1 s b s B B A = s 𝒫 A 1 s B s
314 313 rspccva b Fin b b A = s 𝒫 A 1 s b s B Fin B B A = s 𝒫 A 1 s B s
315 303 314 sylan A Fin B Fin B B A = s 𝒫 A 1 s B s