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Theorem fofinf1o

Description: Any surjection from one finite set to another of equal size must be a bijection. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion fofinf1o F : A onto B A B B Fin F : A 1-1 onto B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 F : A onto B A B B Fin F : A onto B
2 fof F : A onto B F : A B
3 1 2 syl F : A onto B A B B Fin F : A B
4 domnsym B A y ¬ A y B
5 simp3 F : A onto B A B B Fin B Fin
6 simp2 F : A onto B A B B Fin A B
7 enfii B Fin A B A Fin
8 5 6 7 syl2anc F : A onto B A B B Fin A Fin
9 8 ad2antrr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A Fin
10 difssd F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A y A
11 simplrr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y y A
12 neldifsn ¬ y A y
13 nelne1 y A ¬ y A y A A y
14 11 12 13 sylancl F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A A y
15 14 necomd F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A y A
16 df-pss A y A A y A A y A
17 10 15 16 sylanbrc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A y A
18 php3 A Fin A y A A y A
19 9 17 18 syl2anc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A y A
20 6 ad2antrr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A B
21 sdomentr A y A A B A y B
22 19 20 21 syl2anc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y A y B
23 4 22 nsyl3 F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y ¬ B A y
24 8 adantr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y A Fin
25 difss A y A
26 ssfi A Fin A y A A y Fin
27 24 25 26 sylancl F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y A y Fin
28 3 adantr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F : A B
29 fssres F : A B A y A F A y : A y B
30 28 25 29 sylancl F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F A y : A y B
31 1 adantr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F : A onto B
32 foelrn F : A onto B z B u A z = F u
33 31 32 sylan F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y z B u A z = F u
34 simprll F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y x A
35 simprrr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y x y
36 eldifsn x A y x A x y
37 34 35 36 sylanbrc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y x A y
38 simprrl F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F x = F y
39 38 eqcomd F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F y = F x
40 fveq2 w = x F w = F x
41 40 rspceeqv x A y F y = F x w A y F y = F w
42 37 39 41 syl2anc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y w A y F y = F w
43 fveqeq2 u = y F u = F w F y = F w
44 43 rexbidv u = y w A y F u = F w w A y F y = F w
45 42 44 syl5ibrcom F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u = y w A y F u = F w
46 45 adantr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A u = y w A y F u = F w
47 46 imp F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A u = y w A y F u = F w
48 eldifsn u A y u A u y
49 eqid F u = F u
50 fveq2 w = u F w = F u
51 50 rspceeqv u A y F u = F u w A y F u = F w
52 49 51 mpan2 u A y w A y F u = F w
53 48 52 sylbir u A u y w A y F u = F w
54 53 adantll F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A u y w A y F u = F w
55 47 54 pm2.61dane F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A w A y F u = F w
56 fvres w A y F A y w = F w
57 56 eqeq2d w A y z = F A y w z = F w
58 57 rexbiia w A y z = F A y w w A y z = F w
59 eqeq1 z = F u z = F w F u = F w
60 59 rexbidv z = F u w A y z = F w w A y F u = F w
61 58 60 syl5bb z = F u w A y z = F A y w w A y F u = F w
62 55 61 syl5ibrcom F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A z = F u w A y z = F A y w
63 62 rexlimdva F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A z = F u w A y z = F A y w
64 63 imp F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y u A z = F u w A y z = F A y w
65 33 64 syldan F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y z B w A y z = F A y w
66 65 ralrimiva F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y z B w A y z = F A y w
67 dffo3 F A y : A y onto B F A y : A y B z B w A y z = F A y w
68 30 66 67 sylanbrc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y F A y : A y onto B
69 fodomfi A y Fin F A y : A y onto B B A y
70 27 68 69 syl2anc F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y B A y
71 70 anassrs F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y B A y
72 71 expr F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x y B A y
73 72 necon1bd F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y ¬ B A y x = y
74 23 73 mpd F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x = y
75 74 ex F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x = y
76 75 ralrimivva F : A onto B A B B Fin x A y A F x = F y x = y
77 dff13 F : A 1-1 B F : A B x A y A F x = F y x = y
78 3 76 77 sylanbrc F : A onto B A B B Fin F : A 1-1 B
79 df-f1o F : A 1-1 onto B F : A 1-1 B F : A onto B
80 78 1 79 sylanbrc F : A onto B A B B Fin F : A 1-1 onto B