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Theorem fpropnf1

Description: A function, given by an unordered pair of ordered pairs, which is not injective/one-to-one. (Contributed by Alexander van der Vekens, 22-Oct-2017) (Revised by AV, 8-Jan-2021)

Ref Expression
Hypothesis fpropnf1.f ⊢ F = X Z Y Z
Assertion fpropnf1 ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ F ∧ ¬ Fun ⁡ F -1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fpropnf1.f ⊢ F = X Z Y Z
2 id ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V → X ∈ U ∧ Y ∈ V
3 2 3adant3 ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → X ∈ U ∧ Y ∈ V
4 3 adantr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X ∈ U ∧ Y ∈ V
5 id ⊢ Z ∈ W → Z ∈ W
6 5 5 jca ⊢ Z ∈ W → Z ∈ W ∧ Z ∈ W
7 6 3ad2ant3 ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → Z ∈ W ∧ Z ∈ W
8 7 adantr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Z ∈ W ∧ Z ∈ W
9 simpr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X ≠ Y
10 4 8 9 3jca ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
11 funprg ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ X Z Y Z
12 10 11 syl ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ X Z Y Z
13 1 funeqi ⊢ Fun ⁡ F ↔ Fun ⁡ X Z Y Z
14 12 13 sylibr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ F
15 neneq ⊢ X ≠ Y → ¬ X = Y
16 15 adantl ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ¬ X = Y
17 fprg ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z : X Y ⟶ Z Z
18 10 17 syl ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z : X Y ⟶ Z Z
19 1 eqcomi ⊢ X Z Y Z = F
20 19 feq1i ⊢ X Z Y Z : X Y ⟶ Z Z ↔ F : X Y ⟶ Z Z
21 18 20 sylib ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F : X Y ⟶ Z Z
22 df-f1 ⊢ F : X Y ⟶ 1-1 Z Z ↔ F : X Y ⟶ Z Z ∧ Fun ⁡ F -1
23 dff13 ⊢ F : X Y ⟶ 1-1 Z Z ↔ F : X Y ⟶ Z Z ∧ ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
24 fveqeq2 ⊢ x = X → F ⁡ x = F ⁡ y ↔ F ⁡ X = F ⁡ y
25 eqeq1 ⊢ x = X → x = y ↔ X = y
26 24 25 imbi12d ⊢ x = X → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ y → X = y
27 26 ralbidv ⊢ x = X → ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y
28 fveqeq2 ⊢ x = Y → F ⁡ x = F ⁡ y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ y
29 eqeq1 ⊢ x = Y → x = y ↔ Y = y
30 28 29 imbi12d ⊢ x = Y → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y
31 30 ralbidv ⊢ x = Y → ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y
32 27 31 ralprg ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V → ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y
33 32 3adant3 ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y
34 33 adantr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y
35 fveq2 ⊢ y = X → F ⁡ y = F ⁡ X
36 35 eqeq2d ⊢ y = X → F ⁡ X = F ⁡ y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X
37 eqeq2 ⊢ y = X → X = y ↔ X = X
38 36 37 imbi12d ⊢ y = X → F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X → X = X
39 fveq2 ⊢ y = Y → F ⁡ y = F ⁡ Y
40 39 eqeq2d ⊢ y = Y → F ⁡ X = F ⁡ y ↔ F ⁡ X = F ⁡ Y
41 eqeq2 ⊢ y = Y → X = y ↔ X = Y
42 40 41 imbi12d ⊢ y = Y → F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
43 38 42 ralprg ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V → ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
44 35 eqeq2d ⊢ y = X → F ⁡ Y = F ⁡ y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ X
45 eqeq2 ⊢ y = X → Y = y ↔ Y = X
46 44 45 imbi12d ⊢ y = X → F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X
47 39 eqeq2d ⊢ y = Y → F ⁡ Y = F ⁡ y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ Y
48 eqeq2 ⊢ y = Y → Y = y ↔ Y = Y
49 47 48 imbi12d ⊢ y = Y → F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y
50 46 49 ralprg ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V → ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X ∧ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y
51 43 50 anbi12d ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V → ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X ∧ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y
52 51 3adant3 ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X ∧ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y
53 52 adantr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y ↔ F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X ∧ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y
54 1 fveq1i ⊢ F ⁡ X = X Z Y Z ⁡ X
55 3simpb ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → X ∈ U ∧ Z ∈ W
56 55 anim1i ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X ∈ U ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
57 df-3an ⊢ X ∈ U ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y ↔ X ∈ U ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
58 56 57 sylibr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X ∈ U ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
59 fvpr1g ⊢ X ∈ U ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z ⁡ X = Z
60 58 59 syl ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z ⁡ X = Z
61 54 60 eqtrid ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F ⁡ X = Z
62 1 fveq1i ⊢ F ⁡ Y = X Z Y Z ⁡ Y
63 3simpc ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W → Y ∈ V ∧ Z ∈ W
64 63 anim1i ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
65 df-3an ⊢ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y ↔ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
66 64 65 sylibr ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y
67 fvpr2g ⊢ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z ⁡ Y = Z
68 66 67 syl ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X Z Y Z ⁡ Y = Z
69 62 68 eqtr2id ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Z = F ⁡ Y
70 61 69 eqtrd ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F ⁡ X = F ⁡ Y
71 idd ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → X = Y → X = Y
72 70 71 embantd ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y → X = Y
73 72 adantld ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y → X = Y
74 73 adantrd ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F ⁡ X = F ⁡ X → X = X ∧ F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X → Y = X ∧ F ⁡ Y = F ⁡ Y → Y = Y → X = Y
75 53 74 sylbid ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ∀ y ∈ X Y F ⁡ X = F ⁡ y → X = y ∧ ∀ y ∈ X Y F ⁡ Y = F ⁡ y → Y = y → X = Y
76 34 75 sylbid ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y → X = Y
77 76 adantld ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F : X Y ⟶ Z Z ∧ ∀ x ∈ X Y ∀ y ∈ X Y F ⁡ x = F ⁡ y → x = y → X = Y
78 23 77 biimtrid ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F : X Y ⟶ 1-1 Z Z → X = Y
79 22 78 biimtrrid ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → F : X Y ⟶ Z Z ∧ Fun ⁡ F -1 → X = Y
80 21 79 mpand ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ F -1 → X = Y
81 16 80 mtod ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → ¬ Fun ⁡ F -1
82 14 81 jca ⊢ X ∈ U ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ W ∧ X ≠ Y → Fun ⁡ F ∧ ¬ Fun ⁡ F -1