Metamath Proof Explorer


Theorem fzto1st

Description: The function moving one element to the first position (and shifting all elements before it) is a permutation. (Contributed by Thierry Arnoux, 21-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses psgnfzto1st.d D = 1 N
psgnfzto1st.p P = i D if i = 1 I if i I i 1 i
psgnfzto1st.g G = SymGrp D
psgnfzto1st.b B = Base G
Assertion fzto1st I D P B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 psgnfzto1st.d D = 1 N
2 psgnfzto1st.p P = i D if i = 1 I if i I i 1 i
3 psgnfzto1st.g G = SymGrp D
4 psgnfzto1st.b B = Base G
5 elfz1b I 1 N I N I N
6 5 biimpi I 1 N I N I N
7 6 1 eleq2s I D I N I N
8 3ancoma N I I N I N I N
9 7 8 sylibr I D N I I N
10 df-3an N I I N N I I N
11 breq1 m = 1 m N 1 N
12 simpl m = 1 i D m = 1
13 12 breq2d m = 1 i D i m i 1
14 13 ifbid m = 1 i D if i m i 1 i = if i 1 i 1 i
15 12 14 ifeq12d m = 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i = if i = 1 1 if i 1 i 1 i
16 15 mpteq2dva m = 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i = i D if i = 1 1 if i 1 i 1 i
17 eqid 1 = 1
18 eqid i D if i = 1 1 if i 1 i 1 i = i D if i = 1 1 if i 1 i 1 i
19 1 18 fzto1st1 1 = 1 i D if i = 1 1 if i 1 i 1 i = I D
20 17 19 ax-mp i D if i = 1 1 if i 1 i 1 i = I D
21 16 20 eqtrdi m = 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i = I D
22 21 eleq1d m = 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i B I D B
23 11 22 imbi12d m = 1 m N i D if i = 1 m if i m i 1 i B 1 N I D B
24 breq1 m = n m N n N
25 simpl m = n i D m = n
26 25 breq2d m = n i D i m i n
27 26 ifbid m = n i D if i m i 1 i = if i n i 1 i
28 25 27 ifeq12d m = n i D if i = 1 m if i m i 1 i = if i = 1 n if i n i 1 i
29 28 mpteq2dva m = n i D if i = 1 m if i m i 1 i = i D if i = 1 n if i n i 1 i
30 29 eleq1d m = n i D if i = 1 m if i m i 1 i B i D if i = 1 n if i n i 1 i B
31 24 30 imbi12d m = n m N i D if i = 1 m if i m i 1 i B n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B
32 breq1 m = n + 1 m N n + 1 N
33 simpl m = n + 1 i D m = n + 1
34 33 breq2d m = n + 1 i D i m i n + 1
35 34 ifbid m = n + 1 i D if i m i 1 i = if i n + 1 i 1 i
36 33 35 ifeq12d m = n + 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i = if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i
37 36 mpteq2dva m = n + 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i = i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i
38 37 eleq1d m = n + 1 i D if i = 1 m if i m i 1 i B i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i B
39 32 38 imbi12d m = n + 1 m N i D if i = 1 m if i m i 1 i B n + 1 N i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i B
40 breq1 m = I m N I N
41 simpl m = I i D m = I
42 41 breq2d m = I i D i m i I
43 42 ifbid m = I i D if i m i 1 i = if i I i 1 i
44 41 43 ifeq12d m = I i D if i = 1 m if i m i 1 i = if i = 1 I if i I i 1 i
45 44 mpteq2dva m = I i D if i = 1 m if i m i 1 i = i D if i = 1 I if i I i 1 i
46 45 2 eqtr4di m = I i D if i = 1 m if i m i 1 i = P
47 46 eleq1d m = I i D if i = 1 m if i m i 1 i B P B
48 40 47 imbi12d m = I m N i D if i = 1 m if i m i 1 i B I N P B
49 fzfi 1 N Fin
50 1 49 eqeltri D Fin
51 3 idresperm D Fin I D Base G
52 50 51 ax-mp I D Base G
53 52 4 eleqtrri I D B
54 53 2a1i N 1 N I D B
55 simplr N n n + 1 N n
56 55 peano2nnd N n n + 1 N n + 1
57 simpll N n n + 1 N N
58 simpr N n n + 1 N n + 1 N
59 56 57 58 3jca N n n + 1 N n + 1 N n + 1 N
60 elfz1b n + 1 1 N n + 1 N n + 1 N
61 59 60 sylibr N n n + 1 N n + 1 1 N
62 61 1 eleqtrrdi N n n + 1 N n + 1 D
63 1 psgnfzto1stlem n n + 1 D i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i = pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i
64 55 62 63 syl2anc N n n + 1 N i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i = pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i
65 64 adantlr N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i = pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i
66 eqid ran pmTrsp D = ran pmTrsp D
67 66 3 4 symgtrf ran pmTrsp D B
68 eqid pmTrsp D = pmTrsp D
69 1 68 pmtrto1cl n n + 1 D pmTrsp D n n + 1 ran pmTrsp D
70 55 62 69 syl2anc N n n + 1 N pmTrsp D n n + 1 ran pmTrsp D
71 70 adantlr N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N pmTrsp D n n + 1 ran pmTrsp D
72 67 71 sselid N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N pmTrsp D n n + 1 B
73 55 nnred N n n + 1 N n
74 1red N n n + 1 N 1
75 73 74 readdcld N n n + 1 N n + 1
76 57 nnred N n n + 1 N N
77 73 lep1d N n n + 1 N n n + 1
78 73 75 76 77 58 letrd N n n + 1 N n N
79 78 adantlr N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N n N
80 simplr N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B
81 79 80 mpd N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N i D if i = 1 n if i n i 1 i B
82 eqid + G = + G
83 3 4 82 symgov pmTrsp D n n + 1 B i D if i = 1 n if i n i 1 i B pmTrsp D n n + 1 + G i D if i = 1 n if i n i 1 i = pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i
84 3 4 82 symgcl pmTrsp D n n + 1 B i D if i = 1 n if i n i 1 i B pmTrsp D n n + 1 + G i D if i = 1 n if i n i 1 i B
85 83 84 eqeltrrd pmTrsp D n n + 1 B i D if i = 1 n if i n i 1 i B pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i B
86 72 81 85 syl2anc N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N pmTrsp D n n + 1 i D if i = 1 n if i n i 1 i B
87 65 86 eqeltrd N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i B
88 87 ex N n n N i D if i = 1 n if i n i 1 i B n + 1 N i D if i = 1 n + 1 if i n + 1 i 1 i B
89 23 31 39 48 54 88 nnindd N I I N P B
90 89 imp N I I N P B
91 10 90 sylbi N I I N P B
92 9 91 syl I D P B