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Theorem subfaclefac

Description: The subfactorial is less than the factorial. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses derang.d D = x Fin f | f : x 1-1 onto x y x f y y
subfac.n S = n 0 D 1 n
Assertion subfaclefac N 0 S N N !

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 derang.d D = x Fin f | f : x 1-1 onto x y x f y y
2 subfac.n S = n 0 D 1 n
3 anidm f : 1 N 1-1 onto 1 N f : 1 N 1-1 onto 1 N f : 1 N 1-1 onto 1 N
4 3 abbii f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f : 1 N 1-1 onto 1 N = f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
5 fzfid N 0 1 N Fin
6 deranglem 1 N Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f : 1 N 1-1 onto 1 N Fin
7 5 6 syl N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f : 1 N 1-1 onto 1 N Fin
8 4 7 eqeltrrid N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N Fin
9 simpl f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f : 1 N 1-1 onto 1 N
10 9 ss2abi f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
11 ssdomg f | f : 1 N 1-1 onto 1 N Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
12 8 10 11 mpisyl N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
13 deranglem 1 N Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y Fin
14 5 13 syl N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y Fin
15 hashdom f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
16 14 8 15 syl2anc N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
17 12 16 mpbird N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
18 1 2 subfacval N 0 S N = D 1 N
19 1 derangval 1 N Fin D 1 N = f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y
20 5 19 syl N 0 D 1 N = f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y
21 18 20 eqtrd N 0 S N = f | f : 1 N 1-1 onto 1 N y 1 N f y y
22 hashfac 1 N Fin f | f : 1 N 1-1 onto 1 N = 1 N !
23 5 22 syl N 0 f | f : 1 N 1-1 onto 1 N = 1 N !
24 hashfz1 N 0 1 N = N
25 24 fveq2d N 0 1 N ! = N !
26 23 25 eqtr2d N 0 N ! = f | f : 1 N 1-1 onto 1 N
27 17 21 26 3brtr4d N 0 S N N !