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Theorem 2arymaptf1

Description: The mapping of binary (endo)functions is a one-to-one function into the set of binary operations. (Contributed by AV, 22-May-2024)

Ref Expression
Hypothesis 2arymaptf.h ⊢ H = h ∈ 2 -aryF X ⟼ x ∈ X , y ∈ X ⟼ h ⁡ 0 x 1 y
Assertion 2arymaptf1 ⊢ X ∈ V → H : 2 -aryF X ⟶ 1-1 X X × X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2arymaptf.h ⊢ H = h ∈ 2 -aryF X ⟼ x ∈ X , y ∈ X ⟼ h ⁡ 0 x 1 y
2 1 2arymaptf ⊢ X ∈ V → H : 2 -aryF X ⟶ X X × X
3 1 2arymaptfv ⊢ f ∈ 2 -aryF X → H ⁡ f = x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y
4 3 ad2antrl ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → H ⁡ f = x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y
5 1 2arymaptfv ⊢ g ∈ 2 -aryF X → H ⁡ g = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y
6 5 ad2antll ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → H ⁡ g = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y
7 4 6 eqeq12d ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → H ⁡ f = H ⁡ g ↔ x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y
8 fvex ⊢ f ⁡ 0 x 1 y ∈ V
9 8 rgen2w ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y ∈ V
10 mpo2eqb ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y ∈ V → x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y
11 9 10 mp1i ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y
12 2aryfvalel ⊢ X ∈ V → f ∈ 2 -aryF X ↔ f : X 0 1 ⟶ X
13 2aryfvalel ⊢ X ∈ V → g ∈ 2 -aryF X ↔ g : X 0 1 ⟶ X
14 12 13 anbi12d ⊢ X ∈ V → f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X ↔ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X
15 ffn ⊢ f : X 0 1 ⟶ X → f Fn X 0 1
16 15 adantr ⊢ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X → f Fn X 0 1
17 16 3ad2ant2 ⊢ X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f Fn X 0 1
18 ffn ⊢ g : X 0 1 ⟶ X → g Fn X 0 1
19 18 adantl ⊢ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X → g Fn X 0 1
20 19 3ad2ant2 ⊢ X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → g Fn X 0 1
21 elmapi ⊢ z ∈ X 0 1 → z : 0 1 ⟶ X
22 0ne1 ⊢ 0 ≠ 1
23 c0ex ⊢ 0 ∈ V
24 1ex ⊢ 1 ∈ V
25 23 24 fprb ⊢ 0 ≠ 1 → z : 0 1 ⟶ X ↔ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X z = 0 a 1 b
26 22 25 ax-mp ⊢ z : 0 1 ⟶ X ↔ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X z = 0 a 1 b
27 21 26 sylib ⊢ z ∈ X 0 1 → ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X z = 0 a 1 b
28 opeq2 ⊢ x = a → 0 x = 0 a
29 28 preq1d ⊢ x = a → 0 x 1 y = 0 a 1 y
30 29 fveq2d ⊢ x = a → f ⁡ 0 x 1 y = f ⁡ 0 a 1 y
31 29 fveq2d ⊢ x = a → g ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 a 1 y
32 30 31 eqeq12d ⊢ x = a → f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y ↔ f ⁡ 0 a 1 y = g ⁡ 0 a 1 y
33 opeq2 ⊢ y = b → 1 y = 1 b
34 33 preq2d ⊢ y = b → 0 a 1 y = 0 a 1 b
35 34 fveq2d ⊢ y = b → f ⁡ 0 a 1 y = f ⁡ 0 a 1 b
36 34 fveq2d ⊢ y = b → g ⁡ 0 a 1 y = g ⁡ 0 a 1 b
37 35 36 eqeq12d ⊢ y = b → f ⁡ 0 a 1 y = g ⁡ 0 a 1 y ↔ f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
38 32 37 rspc2va ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
39 38 expcom ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → a ∈ X ∧ b ∈ X → f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
40 39 3ad2ant3 ⊢ X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → a ∈ X ∧ b ∈ X → f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
41 40 com12 ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
42 41 adantr ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X ∧ z = 0 a 1 b → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
43 fveq2 ⊢ z = 0 a 1 b → f ⁡ z = f ⁡ 0 a 1 b
44 fveq2 ⊢ z = 0 a 1 b → g ⁡ z = g ⁡ 0 a 1 b
45 43 44 eqeq12d ⊢ z = 0 a 1 b → f ⁡ z = g ⁡ z ↔ f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
46 45 adantl ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X ∧ z = 0 a 1 b → f ⁡ z = g ⁡ z ↔ f ⁡ 0 a 1 b = g ⁡ 0 a 1 b
47 42 46 sylibrd ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X ∧ z = 0 a 1 b → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ z = g ⁡ z
48 47 ex ⊢ a ∈ X ∧ b ∈ X → z = 0 a 1 b → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ z = g ⁡ z
49 48 rexlimivv ⊢ ∃ a ∈ X ∃ b ∈ X z = 0 a 1 b → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ z = g ⁡ z
50 27 49 syl ⊢ z ∈ X 0 1 → X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f ⁡ z = g ⁡ z
51 50 impcom ⊢ X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y ∧ z ∈ X 0 1 → f ⁡ z = g ⁡ z
52 17 20 51 eqfnfvd ⊢ X ∈ V ∧ f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f = g
53 52 3exp ⊢ X ∈ V → f : X 0 1 ⟶ X ∧ g : X 0 1 ⟶ X → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f = g
54 14 53 sylbid ⊢ X ∈ V → f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f = g
55 54 imp ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X f ⁡ 0 x 1 y = g ⁡ 0 x 1 y → f = g
56 11 55 sylbid ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → x ∈ X , y ∈ X ⟼ f ⁡ 0 x 1 y = x ∈ X , y ∈ X ⟼ g ⁡ 0 x 1 y → f = g
57 7 56 sylbid ⊢ X ∈ V ∧ f ∈ 2 -aryF X ∧ g ∈ 2 -aryF X → H ⁡ f = H ⁡ g → f = g
58 57 ralrimivva ⊢ X ∈ V → ∀ f ∈ 2 -aryF X ∀ g ∈ 2 -aryF X H ⁡ f = H ⁡ g → f = g
59 dff13 ⊢ H : 2 -aryF X ⟶ 1-1 X X × X ↔ H : 2 -aryF X ⟶ X X × X ∧ ∀ f ∈ 2 -aryF X ∀ g ∈ 2 -aryF X H ⁡ f = H ⁡ g → f = g
60 2 58 59 sylanbrc ⊢ X ∈ V → H : 2 -aryF X ⟶ 1-1 X X × X