Metamath Proof Explorer


Theorem fsn

Description: A function maps a singleton to a singleton iff it is the singleton of an ordered pair. (Contributed by NM, 10-Dec-2003)

Ref Expression
Hypotheses fsn.1 ⊢ A ∈ V
fsn.2 ⊢ B ∈ V
Assertion fsn ⊢ F : A ⟶ B ↔ F = A B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsn.1 ⊢ A ∈ V
2 fsn.2 ⊢ B ∈ V
3 opelf ⊢ F : A ⟶ B ∧ x y ∈ F → x ∈ A ∧ y ∈ B
4 velsn ⊢ x ∈ A ↔ x = A
5 velsn ⊢ y ∈ B ↔ y = B
6 4 5 anbi12i ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B ↔ x = A ∧ y = B
7 3 6 sylib ⊢ F : A ⟶ B ∧ x y ∈ F → x = A ∧ y = B
8 7 ex ⊢ F : A ⟶ B → x y ∈ F → x = A ∧ y = B
9 1 snid ⊢ A ∈ A
10 feu ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ A → ∃! y ∈ B A y ∈ F
11 9 10 mpan2 ⊢ F : A ⟶ B → ∃! y ∈ B A y ∈ F
12 5 anbi1i ⊢ y ∈ B ∧ A y ∈ F ↔ y = B ∧ A y ∈ F
13 opeq2 ⊢ y = B → A y = A B
14 13 eleq1d ⊢ y = B → A y ∈ F ↔ A B ∈ F
15 14 pm5.32i ⊢ y = B ∧ A y ∈ F ↔ y = B ∧ A B ∈ F
16 15 biancomi ⊢ y = B ∧ A y ∈ F ↔ A B ∈ F ∧ y = B
17 12 16 bitr2i ⊢ A B ∈ F ∧ y = B ↔ y ∈ B ∧ A y ∈ F
18 17 eubii ⊢ ∃! y A B ∈ F ∧ y = B ↔ ∃! y y ∈ B ∧ A y ∈ F
19 2 eueqi ⊢ ∃! y y = B
20 19 biantru ⊢ A B ∈ F ↔ A B ∈ F ∧ ∃! y y = B
21 euanv ⊢ ∃! y A B ∈ F ∧ y = B ↔ A B ∈ F ∧ ∃! y y = B
22 20 21 bitr4i ⊢ A B ∈ F ↔ ∃! y A B ∈ F ∧ y = B
23 df-reu ⊢ ∃! y ∈ B A y ∈ F ↔ ∃! y y ∈ B ∧ A y ∈ F
24 18 22 23 3bitr4i ⊢ A B ∈ F ↔ ∃! y ∈ B A y ∈ F
25 11 24 sylibr ⊢ F : A ⟶ B → A B ∈ F
26 opeq12 ⊢ x = A ∧ y = B → x y = A B
27 26 eleq1d ⊢ x = A ∧ y = B → x y ∈ F ↔ A B ∈ F
28 25 27 syl5ibrcom ⊢ F : A ⟶ B → x = A ∧ y = B → x y ∈ F
29 8 28 impbid ⊢ F : A ⟶ B → x y ∈ F ↔ x = A ∧ y = B
30 opex ⊢ x y ∈ V
31 30 elsn ⊢ x y ∈ A B ↔ x y = A B
32 1 2 opth2 ⊢ x y = A B ↔ x = A ∧ y = B
33 31 32 bitr2i ⊢ x = A ∧ y = B ↔ x y ∈ A B
34 29 33 bitrdi ⊢ F : A ⟶ B → x y ∈ F ↔ x y ∈ A B
35 34 alrimivv ⊢ F : A ⟶ B → ∀ x ∀ y x y ∈ F ↔ x y ∈ A B
36 frel ⊢ F : A ⟶ B → Rel ⁡ F
37 1 2 relsnop ⊢ Rel ⁡ A B
38 eqrel ⊢ Rel ⁡ F ∧ Rel ⁡ A B → F = A B ↔ ∀ x ∀ y x y ∈ F ↔ x y ∈ A B
39 36 37 38 sylancl ⊢ F : A ⟶ B → F = A B ↔ ∀ x ∀ y x y ∈ F ↔ x y ∈ A B
40 35 39 mpbird ⊢ F : A ⟶ B → F = A B
41 1 2 f1osn ⊢ A B : A ⟶ 1-1 onto B
42 f1oeq1 ⊢ F = A B → F : A ⟶ 1-1 onto B ↔ A B : A ⟶ 1-1 onto B
43 41 42 mpbiri ⊢ F = A B → F : A ⟶ 1-1 onto B
44 f1of ⊢ F : A ⟶ 1-1 onto B → F : A ⟶ B
45 43 44 syl ⊢ F = A B → F : A ⟶ B
46 40 45 impbii ⊢ F : A ⟶ B ↔ F = A B