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Theorem grtriproplem

Description: Lemma for grtriprop . (Contributed by AV, 23-Jul-2025)

Ref Expression
Assertion grtriproplem ⊢ f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 onto x y z ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 f1of1 ⊢ f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 onto x y z → f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 x y z
2 fvf1tp ⊢ f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 x y z → f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y ∨ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x ∨ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y ∨ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x
3 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 = x
4 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 = y
5 3 4 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = x y
6 5 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ x y ∈ E
7 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 2 = z
8 3 7 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = x z
9 8 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x z ∈ E
10 4 7 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = y z
11 10 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y z ∈ E
12 6 9 11 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
13 12 biimpd ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
14 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 = x
15 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 = z
16 14 15 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = x z
17 16 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ x z ∈ E
18 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 2 = y
19 14 18 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = x y
20 19 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x y ∈ E
21 15 18 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = z y
22 21 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z y ∈ E
23 17 20 22 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x z ∈ E ∧ x y ∈ E ∧ z y ∈ E
24 3ancoma ⊢ x z ∈ E ∧ x y ∈ E ∧ z y ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ z y ∈ E
25 prcom ⊢ z y = y z
26 25 eleq1i ⊢ z y ∈ E ↔ y z ∈ E
27 26 3anbi3i ⊢ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ z y ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
28 24 27 sylbb ⊢ x z ∈ E ∧ x y ∈ E ∧ z y ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
29 23 28 biimtrdi ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
30 13 29 jaoi ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
31 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 = y
32 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 = x
33 31 32 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = y x
34 33 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ y x ∈ E
35 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 2 = z
36 31 35 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = y z
37 36 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y z ∈ E
38 32 35 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = x z
39 38 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x z ∈ E
40 34 37 39 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y x ∈ E ∧ y z ∈ E ∧ x z ∈ E
41 3ancomb ⊢ y x ∈ E ∧ y z ∈ E ∧ x z ∈ E ↔ y x ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
42 prcom ⊢ y x = x y
43 42 eleq1i ⊢ y x ∈ E ↔ x y ∈ E
44 43 3anbi1i ⊢ y x ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
45 41 44 sylbb ⊢ y x ∈ E ∧ y z ∈ E ∧ x z ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
46 40 45 biimtrdi ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
47 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 = y
48 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 = z
49 47 48 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = y z
50 49 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ y z ∈ E
51 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 2 = x
52 47 51 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = y x
53 52 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y x ∈ E
54 48 51 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = z x
55 54 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z x ∈ E
56 50 53 55 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y z ∈ E ∧ y x ∈ E ∧ z x ∈ E
57 3anrot ⊢ y z ∈ E ∧ y x ∈ E ∧ z x ∈ E ↔ y x ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ y z ∈ E
58 prcom ⊢ z x = x z
59 58 eleq1i ⊢ z x ∈ E ↔ x z ∈ E
60 biid ⊢ y z ∈ E ↔ y z ∈ E
61 43 59 60 3anbi123i ⊢ y x ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ y z ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
62 57 61 sylbb ⊢ y z ∈ E ∧ y x ∈ E ∧ z x ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
63 56 62 biimtrdi ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
64 46 63 jaoi ⊢ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
65 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 = z
66 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 = x
67 65 66 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = z x
68 67 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ z x ∈ E
69 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 2 = y
70 65 69 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = z y
71 70 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z y ∈ E
72 66 69 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = x y
73 72 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ x y ∈ E
74 68 71 73 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z x ∈ E ∧ z y ∈ E ∧ x y ∈ E
75 3anrot ⊢ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E ↔ x z ∈ E ∧ y z ∈ E ∧ x y ∈ E
76 prcom ⊢ x z = z x
77 76 eleq1i ⊢ x z ∈ E ↔ z x ∈ E
78 prcom ⊢ y z = z y
79 78 eleq1i ⊢ y z ∈ E ↔ z y ∈ E
80 biid ⊢ x y ∈ E ↔ x y ∈ E
81 77 79 80 3anbi123i ⊢ x z ∈ E ∧ y z ∈ E ∧ x y ∈ E ↔ z x ∈ E ∧ z y ∈ E ∧ x y ∈ E
82 75 81 sylbbr ⊢ z x ∈ E ∧ z y ∈ E ∧ x y ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
83 74 82 biimtrdi ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
84 simp1 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 = z
85 simp2 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 = y
86 84 85 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 = z y
87 86 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ↔ z y ∈ E
88 simp3 ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 2 = x
89 84 88 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 2 = z x
90 89 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z x ∈ E
91 85 88 preq12d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 f ⁡ 2 = y x
92 91 eleq1d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ y x ∈ E
93 87 90 92 3anbi123d ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E ↔ z y ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ y x ∈ E
94 3anrev ⊢ z y ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ y x ∈ E ↔ y x ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ z y ∈ E
95 43 59 26 3anbi123i ⊢ y x ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ z y ∈ E ↔ x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
96 94 95 sylbb ⊢ z y ∈ E ∧ z x ∈ E ∧ y x ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
97 93 96 biimtrdi ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
98 83 97 jaoi ⊢ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y ∨ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
99 30 64 98 3jaoi ⊢ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = x ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = y ∨ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = z ∨ f ⁡ 0 = y ∧ f ⁡ 1 = z ∧ f ⁡ 2 = x ∨ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = x ∧ f ⁡ 2 = y ∨ f ⁡ 0 = z ∧ f ⁡ 1 = y ∧ f ⁡ 2 = x → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
100 1 2 99 3syl ⊢ f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 onto x y z → f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E
101 100 imp ⊢ f : 0 ..^ 3 ⟶ 1-1 onto x y z ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 1 ∈ E ∧ f ⁡ 0 f ⁡ 2 ∈ E ∧ f ⁡ 1 f ⁡ 2 ∈ E → x y ∈ E ∧ x z ∈ E ∧ y z ∈ E