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Theorem enfixsn

Description: Given two equipollent sets, a bijection can always be chosen which fixes a single point. (Contributed by Stefan O'Rear, 9-Jul-2015)

Ref Expression
Assertion enfixsn ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp3 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y → X ≈ Y
2 bren ⊢ X ≈ Y ↔ ∃ g g : X ⟶ 1-1 onto Y
3 1 2 sylib ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y → ∃ g g : X ⟶ 1-1 onto Y
4 relen ⊢ Rel ⁡ ≈
5 4 brrelex2i ⊢ X ≈ Y → Y ∈ V
6 5 3ad2ant3 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y → Y ∈ V
7 6 adantr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → Y ∈ V
8 f1of ⊢ g : X ⟶ 1-1 onto Y → g : X ⟶ Y
9 8 adantl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → g : X ⟶ Y
10 simpl1 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → A ∈ X
11 9 10 ffvelcdmd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → g ⁡ A ∈ Y
12 simpl2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → B ∈ Y
13 difsnen ⊢ Y ∈ V ∧ g ⁡ A ∈ Y ∧ B ∈ Y → Y ∖ g ⁡ A ≈ Y ∖ B
14 7 11 12 13 syl3anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → Y ∖ g ⁡ A ≈ Y ∖ B
15 bren ⊢ Y ∖ g ⁡ A ≈ Y ∖ B ↔ ∃ h h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B
16 14 15 sylib ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → ∃ h h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B
17 fvex ⊢ g ⁡ A ∈ V
18 17 a1i ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A ∈ V
19 simpl2 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → B ∈ Y
20 f1osng ⊢ g ⁡ A ∈ V ∧ B ∈ Y → g ⁡ A B : g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B
21 18 19 20 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B : g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B
22 simprr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B
23 disjdif ⊢ g ⁡ A ∩ Y ∖ g ⁡ A = ∅
24 23 a1i ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A ∩ Y ∖ g ⁡ A = ∅
25 disjdif ⊢ B ∩ Y ∖ B = ∅
26 25 a1i ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → B ∩ Y ∖ B = ∅
27 f1oun ⊢ g ⁡ A B : g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B ∧ g ⁡ A ∩ Y ∖ g ⁡ A = ∅ ∧ B ∩ Y ∖ B = ∅ → g ⁡ A B ∪ h : g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B ∪ Y ∖ B
28 21 22 24 26 27 syl22anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h : g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B ∪ Y ∖ B
29 8 ad2antrl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g : X ⟶ Y
30 simpl1 ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → A ∈ X
31 29 30 ffvelcdmd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A ∈ Y
32 uncom ⊢ g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A = Y ∖ g ⁡ A ∪ g ⁡ A
33 difsnid ⊢ g ⁡ A ∈ Y → Y ∖ g ⁡ A ∪ g ⁡ A = Y
34 32 33 eqtrid ⊢ g ⁡ A ∈ Y → g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A = Y
35 31 34 syl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A = Y
36 uncom ⊢ B ∪ Y ∖ B = Y ∖ B ∪ B
37 difsnid ⊢ B ∈ Y → Y ∖ B ∪ B = Y
38 36 37 eqtrid ⊢ B ∈ Y → B ∪ Y ∖ B = Y
39 19 38 syl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → B ∪ Y ∖ B = Y
40 f1oeq23 ⊢ g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A = Y ∧ B ∪ Y ∖ B = Y → g ⁡ A B ∪ h : g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B ∪ Y ∖ B ↔ g ⁡ A B ∪ h : Y ⟶ 1-1 onto Y
41 35 39 40 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h : g ⁡ A ∪ Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B ∪ Y ∖ B ↔ g ⁡ A B ∪ h : Y ⟶ 1-1 onto Y
42 28 41 mpbid ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h : Y ⟶ 1-1 onto Y
43 simprl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g : X ⟶ 1-1 onto Y
44 f1oco ⊢ g ⁡ A B ∪ h : Y ⟶ 1-1 onto Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → g ⁡ A B ∪ h ∘ g : X ⟶ 1-1 onto Y
45 42 43 44 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h ∘ g : X ⟶ 1-1 onto Y
46 f1ofn ⊢ g : X ⟶ 1-1 onto Y → g Fn X
47 46 ad2antrl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g Fn X
48 fvco2 ⊢ g Fn X ∧ A ∈ X → g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = g ⁡ A B ∪ h ⁡ g ⁡ A
49 47 30 48 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = g ⁡ A B ∪ h ⁡ g ⁡ A
50 f1ofn ⊢ g ⁡ A B : g ⁡ A ⟶ 1-1 onto B → g ⁡ A B Fn g ⁡ A
51 21 50 syl ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B Fn g ⁡ A
52 f1ofn ⊢ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → h Fn Y ∖ g ⁡ A
53 52 ad2antll ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → h Fn Y ∖ g ⁡ A
54 17 snid ⊢ g ⁡ A ∈ g ⁡ A
55 54 a1i ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A ∈ g ⁡ A
56 fvun1 ⊢ g ⁡ A B Fn g ⁡ A ∧ h Fn Y ∖ g ⁡ A ∧ g ⁡ A ∩ Y ∖ g ⁡ A = ∅ ∧ g ⁡ A ∈ g ⁡ A → g ⁡ A B ∪ h ⁡ g ⁡ A = g ⁡ A B ⁡ g ⁡ A
57 51 53 24 55 56 syl112anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h ⁡ g ⁡ A = g ⁡ A B ⁡ g ⁡ A
58 fvsng ⊢ g ⁡ A ∈ V ∧ B ∈ Y → g ⁡ A B ⁡ g ⁡ A = B
59 18 19 58 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ⁡ g ⁡ A = B
60 49 57 59 3eqtrd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = B
61 snex ⊢ g ⁡ A B ∈ V
62 vex ⊢ h ∈ V
63 61 62 unex ⊢ g ⁡ A B ∪ h ∈ V
64 vex ⊢ g ∈ V
65 63 64 coex ⊢ g ⁡ A B ∪ h ∘ g ∈ V
66 f1oeq1 ⊢ f = g ⁡ A B ∪ h ∘ g → f : X ⟶ 1-1 onto Y ↔ g ⁡ A B ∪ h ∘ g : X ⟶ 1-1 onto Y
67 fveq1 ⊢ f = g ⁡ A B ∪ h ∘ g → f ⁡ A = g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A
68 67 eqeq1d ⊢ f = g ⁡ A B ∪ h ∘ g → f ⁡ A = B ↔ g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = B
69 66 68 anbi12d ⊢ f = g ⁡ A B ∪ h ∘ g → f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B ↔ g ⁡ A B ∪ h ∘ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = B
70 65 69 spcev ⊢ g ⁡ A B ∪ h ∘ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ g ⁡ A B ∪ h ∘ g ⁡ A = B → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B
71 45 60 70 syl2anc ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B
72 71 expr ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B
73 72 exlimdv ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → ∃ h h : Y ∖ g ⁡ A ⟶ 1-1 onto Y ∖ B → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B
74 16 73 mpd ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y ∧ g : X ⟶ 1-1 onto Y → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B
75 3 74 exlimddv ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ Y ∧ X ≈ Y → ∃ f f : X ⟶ 1-1 onto Y ∧ f ⁡ A = B