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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 biimtrrid ⊢ 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 biimtrid ⊢ 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