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Theorem f1prex

Description: Relate a one-to-one function with a pair as domain and two different variables. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Jul-2020)

Ref Expression
Hypotheses f1prex.1 ⊢ x = f ⁡ A → ψ ↔ χ
f1prex.2 ⊢ y = f ⁡ B → χ ↔ φ
Assertion f1prex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ ↔ ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 f1prex.1 ⊢ x = f ⁡ A → ψ ↔ χ
2 f1prex.2 ⊢ y = f ⁡ B → χ ↔ φ
3 simpl1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → A ∈ V
4 simpl2 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → B ∈ W
5 simprl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f : A B ⟶ 1-1 D
6 f1f ⊢ f : A B ⟶ 1-1 D → f : A B ⟶ D
7 5 6 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f : A B ⟶ D
8 fpr2g ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → f : A B ⟶ D ↔ f ⁡ A ∈ D ∧ f ⁡ B ∈ D ∧ f = A f ⁡ A B f ⁡ B
9 8 biimpa ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ f : A B ⟶ D → f ⁡ A ∈ D ∧ f ⁡ B ∈ D ∧ f = A f ⁡ A B f ⁡ B
10 9 simp1d ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ f : A B ⟶ D → f ⁡ A ∈ D
11 3 4 7 10 syl21anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f ⁡ A ∈ D
12 9 simp2d ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ f : A B ⟶ D → f ⁡ B ∈ D
13 3 4 7 12 syl21anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f ⁡ B ∈ D
14 prid1g ⊢ A ∈ V → A ∈ A B
15 3 14 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → A ∈ A B
16 prid2g ⊢ B ∈ W → B ∈ A B
17 4 16 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → B ∈ A B
18 15 17 jca ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → A ∈ A B ∧ B ∈ A B
19 simpl3 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → A ≠ B
20 f1veqaeq ⊢ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ A ∈ A B ∧ B ∈ A B → f ⁡ A = f ⁡ B → A = B
21 20 necon3d ⊢ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ A ∈ A B ∧ B ∈ A B → A ≠ B → f ⁡ A ≠ f ⁡ B
22 21 imp ⊢ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ A ∈ A B ∧ B ∈ A B ∧ A ≠ B → f ⁡ A ≠ f ⁡ B
23 5 18 19 22 syl21anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f ⁡ A ≠ f ⁡ B
24 simprr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → φ
25 23 24 jca ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → f ⁡ A ≠ f ⁡ B ∧ φ
26 neeq1 ⊢ x = f ⁡ A → x ≠ y ↔ f ⁡ A ≠ y
27 26 1 anbi12d ⊢ x = f ⁡ A → x ≠ y ∧ ψ ↔ f ⁡ A ≠ y ∧ χ
28 neeq2 ⊢ y = f ⁡ B → f ⁡ A ≠ y ↔ f ⁡ A ≠ f ⁡ B
29 28 2 anbi12d ⊢ y = f ⁡ B → f ⁡ A ≠ y ∧ χ ↔ f ⁡ A ≠ f ⁡ B ∧ φ
30 27 29 rspc2ev ⊢ f ⁡ A ∈ D ∧ f ⁡ B ∈ D ∧ f ⁡ A ≠ f ⁡ B ∧ φ → ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ
31 11 13 25 30 syl3anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ
32 31 ex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B → f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ
33 32 exlimdv ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ → ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ
34 simpll1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A ∈ V
35 simplrl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → x ∈ D
36 34 35 jca ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A ∈ V ∧ x ∈ D
37 simpll2 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → B ∈ W
38 simplrr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → y ∈ D
39 37 38 jca ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → B ∈ W ∧ y ∈ D
40 simpll3 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A ≠ B
41 simprl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → x ≠ y
42 f1oprg ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ D ∧ B ∈ W ∧ y ∈ D → A ≠ B ∧ x ≠ y → A x B y : A B ⟶ 1-1 onto x y
43 42 imp ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ D ∧ B ∈ W ∧ y ∈ D ∧ A ≠ B ∧ x ≠ y → A x B y : A B ⟶ 1-1 onto x y
44 36 39 40 41 43 syl22anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A x B y : A B ⟶ 1-1 onto x y
45 f1of1 ⊢ A x B y : A B ⟶ 1-1 onto x y → A x B y : A B ⟶ 1-1 x y
46 44 45 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A x B y : A B ⟶ 1-1 x y
47 35 38 prssd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → x y ⊆ D
48 f1ss ⊢ A x B y : A B ⟶ 1-1 x y ∧ x y ⊆ D → A x B y : A B ⟶ 1-1 D
49 46 47 48 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → A x B y : A B ⟶ 1-1 D
50 fvpr1g ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ D ∧ A ≠ B → A x B y ⁡ A = x
51 50 eqcomd ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ D ∧ A ≠ B → x = A x B y ⁡ A
52 34 35 40 51 syl3anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → x = A x B y ⁡ A
53 fvpr2g ⊢ B ∈ W ∧ y ∈ D ∧ A ≠ B → A x B y ⁡ B = y
54 53 eqcomd ⊢ B ∈ W ∧ y ∈ D ∧ A ≠ B → y = A x B y ⁡ B
55 37 38 40 54 syl3anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → y = A x B y ⁡ B
56 prex ⊢ A x B y ∈ V
57 f1eq1 ⊢ f = A x B y → f : A B ⟶ 1-1 D ↔ A x B y : A B ⟶ 1-1 D
58 fveq1 ⊢ f = A x B y → f ⁡ A = A x B y ⁡ A
59 58 eqeq2d ⊢ f = A x B y → x = f ⁡ A ↔ x = A x B y ⁡ A
60 fveq1 ⊢ f = A x B y → f ⁡ B = A x B y ⁡ B
61 60 eqeq2d ⊢ f = A x B y → y = f ⁡ B ↔ y = A x B y ⁡ B
62 59 61 anbi12d ⊢ f = A x B y → x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B ↔ x = A x B y ⁡ A ∧ y = A x B y ⁡ B
63 57 62 anbi12d ⊢ f = A x B y → f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B ↔ A x B y : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = A x B y ⁡ A ∧ y = A x B y ⁡ B
64 56 63 spcev ⊢ A x B y : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = A x B y ⁡ A ∧ y = A x B y ⁡ B → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B
65 49 52 55 64 syl12anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B
66 simprl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → f : A B ⟶ 1-1 D
67 simplrr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → ψ
68 simprrl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → x = f ⁡ A
69 68 1 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → ψ ↔ χ
70 67 69 mpbid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → χ
71 simprrr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → y = f ⁡ B
72 71 2 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → χ ↔ φ
73 70 72 mpbid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → φ
74 66 73 jca ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ ∧ f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
75 74 ex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
76 75 eximdv ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ x = f ⁡ A ∧ y = f ⁡ B → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
77 65 76 mpd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x ≠ y ∧ ψ → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
78 77 ex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D → x ≠ y ∧ ψ → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
79 78 rexlimdvva ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B → ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ
80 33 79 impbid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ A ≠ B → ∃ f f : A B ⟶ 1-1 D ∧ φ ↔ ∃ x ∈ D ∃ y ∈ D x ≠ y ∧ ψ