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Theorem fnwelem

Description: Lemma for fnwe . (Contributed by Mario Carneiro, 10-Mar-2013) (Revised by Mario Carneiro, 18-Nov-2014)

Ref Expression
Hypotheses fnwe.1 ⊢ T = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
fnwe.2 ⊢ φ → F : A ⟶ B
fnwe.3 ⊢ φ → R We B
fnwe.4 ⊢ φ → S We A
fnwe.5 ⊢ φ → F w ∈ V
fnwelem.6 ⊢ Q = u v | u ∈ B × A ∧ v ∈ B × A ∧ 1 st ⁡ u R 1 st ⁡ v ∨ 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ∧ 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v
fnwelem.7 ⊢ G = z ∈ A ⟼ F ⁡ z z
Assertion fnwelem ⊢ φ → T We A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fnwe.1 ⊢ T = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
2 fnwe.2 ⊢ φ → F : A ⟶ B
3 fnwe.3 ⊢ φ → R We B
4 fnwe.4 ⊢ φ → S We A
5 fnwe.5 ⊢ φ → F w ∈ V
6 fnwelem.6 ⊢ Q = u v | u ∈ B × A ∧ v ∈ B × A ∧ 1 st ⁡ u R 1 st ⁡ v ∨ 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ∧ 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v
7 fnwelem.7 ⊢ G = z ∈ A ⟼ F ⁡ z z
8 ffvelcdm ⊢ F : A ⟶ B ∧ z ∈ A → F ⁡ z ∈ B
9 simpr ⊢ F : A ⟶ B ∧ z ∈ A → z ∈ A
10 8 9 opelxpd ⊢ F : A ⟶ B ∧ z ∈ A → F ⁡ z z ∈ B × A
11 10 7 fmptd ⊢ F : A ⟶ B → G : A ⟶ B × A
12 frn ⊢ G : A ⟶ B × A → ran ⁡ G ⊆ B × A
13 2 11 12 3syl ⊢ φ → ran ⁡ G ⊆ B × A
14 6 wexp ⊢ R We B ∧ S We A → Q We B × A
15 3 4 14 syl2anc ⊢ φ → Q We B × A
16 wess ⊢ ran ⁡ G ⊆ B × A → Q We B × A → Q We ran ⁡ G
17 13 15 16 sylc ⊢ φ → Q We ran ⁡ G
18 fveq2 ⊢ z = x → F ⁡ z = F ⁡ x
19 id ⊢ z = x → z = x
20 18 19 opeq12d ⊢ z = x → F ⁡ z z = F ⁡ x x
21 opex ⊢ F ⁡ x x ∈ V
22 20 7 21 fvmpt ⊢ x ∈ A → G ⁡ x = F ⁡ x x
23 fveq2 ⊢ z = y → F ⁡ z = F ⁡ y
24 id ⊢ z = y → z = y
25 23 24 opeq12d ⊢ z = y → F ⁡ z z = F ⁡ y y
26 opex ⊢ F ⁡ y y ∈ V
27 25 7 26 fvmpt ⊢ y ∈ A → G ⁡ y = F ⁡ y y
28 22 27 eqeqan12d ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ A → G ⁡ x = G ⁡ y ↔ F ⁡ x x = F ⁡ y y
29 fvex ⊢ F ⁡ x ∈ V
30 vex ⊢ x ∈ V
31 29 30 opth ⊢ F ⁡ x x = F ⁡ y y ↔ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x = y
32 31 simprbi ⊢ F ⁡ x x = F ⁡ y y → x = y
33 28 32 biimtrdi ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ A → G ⁡ x = G ⁡ y → x = y
34 33 rgen2 ⊢ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A G ⁡ x = G ⁡ y → x = y
35 dff13 ⊢ G : A ⟶ 1-1 B × A ↔ G : A ⟶ B × A ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A G ⁡ x = G ⁡ y → x = y
36 11 34 35 sylanblrc ⊢ F : A ⟶ B → G : A ⟶ 1-1 B × A
37 f1f1orn ⊢ G : A ⟶ 1-1 B × A → G : A ⟶ 1-1 onto ran ⁡ G
38 f1ocnv ⊢ G : A ⟶ 1-1 onto ran ⁡ G → G -1 : ran ⁡ G ⟶ 1-1 onto A
39 2 36 37 38 4syl ⊢ φ → G -1 : ran ⁡ G ⟶ 1-1 onto A
40 eqid ⊢ x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y
41 40 f1oiso2 ⊢ G -1 : ran ⁡ G ⟶ 1-1 onto A → G -1 Isom Q , x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ran ⁡ G A
42 frel ⊢ G : A ⟶ B × A → Rel ⁡ G
43 dfrel2 ⊢ Rel ⁡ G ↔ G -1 -1 = G
44 42 43 sylib ⊢ G : A ⟶ B × A → G -1 -1 = G
45 44 fveq1d ⊢ G : A ⟶ B × A → G -1 -1 ⁡ x = G ⁡ x
46 44 fveq1d ⊢ G : A ⟶ B × A → G -1 -1 ⁡ y = G ⁡ y
47 45 46 breq12d ⊢ G : A ⟶ B × A → G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ↔ G ⁡ x Q G ⁡ y
48 11 47 syl ⊢ F : A ⟶ B → G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ↔ G ⁡ x Q G ⁡ y
49 48 adantr ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ↔ G ⁡ x Q G ⁡ y
50 22 27 breqan12d ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ A → G ⁡ x Q G ⁡ y ↔ F ⁡ x x Q F ⁡ y y
51 50 adantl ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → G ⁡ x Q G ⁡ y ↔ F ⁡ x x Q F ⁡ y y
52 eleq1 ⊢ u = F ⁡ x x → u ∈ B × A ↔ F ⁡ x x ∈ B × A
53 opelxp ⊢ F ⁡ x x ∈ B × A ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A
54 52 53 bitrdi ⊢ u = F ⁡ x x → u ∈ B × A ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A
55 54 anbi1d ⊢ u = F ⁡ x x → u ∈ B × A ∧ v ∈ B × A ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ v ∈ B × A
56 29 30 op1std ⊢ u = F ⁡ x x → 1 st ⁡ u = F ⁡ x
57 56 breq1d ⊢ u = F ⁡ x x → 1 st ⁡ u R 1 st ⁡ v ↔ F ⁡ x R 1 st ⁡ v
58 56 eqeq1d ⊢ u = F ⁡ x x → 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ↔ F ⁡ x = 1 st ⁡ v
59 29 30 op2ndd ⊢ u = F ⁡ x x → 2 nd ⁡ u = x
60 59 breq1d ⊢ u = F ⁡ x x → 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v ↔ x S 2 nd ⁡ v
61 58 60 anbi12d ⊢ u = F ⁡ x x → 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ∧ 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v
62 57 61 orbi12d ⊢ u = F ⁡ x x → 1 st ⁡ u R 1 st ⁡ v ∨ 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ∧ 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x R 1 st ⁡ v ∨ F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v
63 55 62 anbi12d ⊢ u = F ⁡ x x → u ∈ B × A ∧ v ∈ B × A ∧ 1 st ⁡ u R 1 st ⁡ v ∨ 1 st ⁡ u = 1 st ⁡ v ∧ 2 nd ⁡ u S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ v ∈ B × A ∧ F ⁡ x R 1 st ⁡ v ∨ F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v
64 eleq1 ⊢ v = F ⁡ y y → v ∈ B × A ↔ F ⁡ y y ∈ B × A
65 opelxp ⊢ F ⁡ y y ∈ B × A ↔ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A
66 64 65 bitrdi ⊢ v = F ⁡ y y → v ∈ B × A ↔ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A
67 66 anbi2d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ v ∈ B × A ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A
68 fvex ⊢ F ⁡ y ∈ V
69 vex ⊢ y ∈ V
70 68 69 op1std ⊢ v = F ⁡ y y → 1 st ⁡ v = F ⁡ y
71 70 breq2d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x R 1 st ⁡ v ↔ F ⁡ x R F ⁡ y
72 70 eqeq2d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x = 1 st ⁡ v ↔ F ⁡ x = F ⁡ y
73 68 69 op2ndd ⊢ v = F ⁡ y y → 2 nd ⁡ v = y
74 73 breq2d ⊢ v = F ⁡ y y → x S 2 nd ⁡ v ↔ x S y
75 72 74 anbi12d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
76 71 75 orbi12d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x R 1 st ⁡ v ∨ F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
77 67 76 anbi12d ⊢ v = F ⁡ y y → F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ v ∈ B × A ∧ F ⁡ x R 1 st ⁡ v ∨ F ⁡ x = 1 st ⁡ v ∧ x S 2 nd ⁡ v ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
78 21 26 63 77 6 brab ⊢ F ⁡ x x Q F ⁡ y y ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
79 ffvelcdm ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A → F ⁡ x ∈ B
80 simpr ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A → x ∈ A
81 79 80 jca ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A → F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A
82 ffvelcdm ⊢ F : A ⟶ B ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ B
83 simpr ⊢ F : A ⟶ B ∧ y ∈ A → y ∈ A
84 82 83 jca ⊢ F : A ⟶ B ∧ y ∈ A → F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A
85 81 84 anim12dan ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A
86 85 biantrurd ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y ↔ F ⁡ x ∈ B ∧ x ∈ A ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
87 78 86 bitr4id ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → F ⁡ x x Q F ⁡ y y ↔ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y
88 49 51 87 3bitrrd ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y ↔ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y
89 88 pm5.32da ⊢ F : A ⟶ B → x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y ↔ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y
90 89 opabbidv ⊢ F : A ⟶ B → x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ F ⁡ x R F ⁡ y ∨ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x S y = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y
91 1 90 eqtrid ⊢ F : A ⟶ B → T = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y
92 isoeq3 ⊢ T = x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y → G -1 Isom Q , T ran ⁡ G A ↔ G -1 Isom Q , x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ran ⁡ G A
93 91 92 syl ⊢ F : A ⟶ B → G -1 Isom Q , T ran ⁡ G A ↔ G -1 Isom Q , x y | x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ G -1 -1 ⁡ x Q G -1 -1 ⁡ y ran ⁡ G A
94 41 93 imbitrrid ⊢ F : A ⟶ B → G -1 : ran ⁡ G ⟶ 1-1 onto A → G -1 Isom Q , T ran ⁡ G A
95 2 39 94 sylc ⊢ φ → G -1 Isom Q , T ran ⁡ G A
96 isocnv ⊢ G -1 Isom Q , T ran ⁡ G A → G -1 -1 Isom T , Q A ran ⁡ G
97 95 96 syl ⊢ φ → G -1 -1 Isom T , Q A ran ⁡ G
98 imacnvcnv ⊢ G -1 -1 w = G w
99 vex ⊢ w ∈ V
100 xpexg ⊢ F w ∈ V ∧ w ∈ V → F w × w ∈ V
101 5 99 100 sylancl ⊢ φ → F w × w ∈ V
102 imadmres ⊢ G dom ⁡ G ↾ w = G w
103 dmres ⊢ dom ⁡ G ↾ w = w ∩ dom ⁡ G
104 103 elin2 ⊢ x ∈ dom ⁡ G ↾ w ↔ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G
105 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ G
106 f1dm ⊢ G : A ⟶ 1-1 B × A → dom ⁡ G = A
107 2 36 106 3syl ⊢ φ → dom ⁡ G = A
108 107 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → dom ⁡ G = A
109 105 108 eleqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → x ∈ A
110 109 22 syl ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → G ⁡ x = F ⁡ x x
111 2 ffnd ⊢ φ → F Fn A
112 111 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → F Fn A
113 dmres ⊢ dom ⁡ F ↾ w = w ∩ dom ⁡ F
114 inss2 ⊢ w ∩ dom ⁡ F ⊆ dom ⁡ F
115 112 fndmd ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → dom ⁡ F = A
116 114 115 sseqtrid ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → w ∩ dom ⁡ F ⊆ A
117 113 116 eqsstrid ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → dom ⁡ F ↾ w ⊆ A
118 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → x ∈ w
119 109 115 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ F
120 113 elin2 ⊢ x ∈ dom ⁡ F ↾ w ↔ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ F
121 118 119 120 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ F ↾ w
122 fnfvima ⊢ F Fn A ∧ dom ⁡ F ↾ w ⊆ A ∧ x ∈ dom ⁡ F ↾ w → F ⁡ x ∈ F dom ⁡ F ↾ w
123 112 117 121 122 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → F ⁡ x ∈ F dom ⁡ F ↾ w
124 imadmres ⊢ F dom ⁡ F ↾ w = F w
125 123 124 eleqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → F ⁡ x ∈ F w
126 125 118 opelxpd ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → F ⁡ x x ∈ F w × w
127 110 126 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ w ∧ x ∈ dom ⁡ G → G ⁡ x ∈ F w × w
128 104 127 sylan2b ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ G ↾ w → G ⁡ x ∈ F w × w
129 128 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ dom ⁡ G ↾ w G ⁡ x ∈ F w × w
130 f1fun ⊢ G : A ⟶ 1-1 B × A → Fun ⁡ G
131 2 36 130 3syl ⊢ φ → Fun ⁡ G
132 resss ⊢ G ↾ w ⊆ G
133 dmss ⊢ G ↾ w ⊆ G → dom ⁡ G ↾ w ⊆ dom ⁡ G
134 132 133 ax-mp ⊢ dom ⁡ G ↾ w ⊆ dom ⁡ G
135 funimass4 ⊢ Fun ⁡ G ∧ dom ⁡ G ↾ w ⊆ dom ⁡ G → G dom ⁡ G ↾ w ⊆ F w × w ↔ ∀ x ∈ dom ⁡ G ↾ w G ⁡ x ∈ F w × w
136 131 134 135 sylancl ⊢ φ → G dom ⁡ G ↾ w ⊆ F w × w ↔ ∀ x ∈ dom ⁡ G ↾ w G ⁡ x ∈ F w × w
137 129 136 mpbird ⊢ φ → G dom ⁡ G ↾ w ⊆ F w × w
138 102 137 eqsstrrid ⊢ φ → G w ⊆ F w × w
139 101 138 ssexd ⊢ φ → G w ∈ V
140 98 139 eqeltrid ⊢ φ → G -1 -1 w ∈ V
141 140 alrimiv ⊢ φ → ∀ w G -1 -1 w ∈ V
142 isowe2 ⊢ G -1 -1 Isom T , Q A ran ⁡ G ∧ ∀ w G -1 -1 w ∈ V → Q We ran ⁡ G → T We A
143 97 141 142 syl2anc ⊢ φ → Q We ran ⁡ G → T We A
144 17 143 mpd ⊢ φ → T We A