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Theorem hashnexinj

Description: If the number of elements of the domain are greater than the number of elements in a codomain, then there are two different values that map to the same. (Contributed by metakunt, 2-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses hashnexinj.1 ⊢ φ → A ∈ Fin
hashnexinj.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
hashnexinj.3 ⊢ φ → B < A
hashnexinj.4 ⊢ φ → F : A ⟶ B
Assertion hashnexinj ⊢ φ → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hashnexinj.1 ⊢ φ → A ∈ Fin
2 hashnexinj.2 ⊢ φ → B ∈ Fin
3 hashnexinj.3 ⊢ φ → B < A
4 hashnexinj.4 ⊢ φ → F : A ⟶ B
5 hashcl ⊢ B ∈ Fin → B ∈ ℕ 0
6 2 5 syl ⊢ φ → B ∈ ℕ 0
7 6 nn0red ⊢ φ → B ∈ ℝ
8 hashcl ⊢ A ∈ Fin → A ∈ ℕ 0
9 1 8 syl ⊢ φ → A ∈ ℕ 0
10 9 nn0red ⊢ φ → A ∈ ℝ
11 7 10 ltnled ⊢ φ → B < A ↔ ¬ A ≤ B
12 3 11 mpbid ⊢ φ → ¬ A ≤ B
13 hashdom ⊢ A ∈ Fin ∧ B ∈ Fin → A ≤ B ↔ A ≼ B
14 1 2 13 syl2anc ⊢ φ → A ≤ B ↔ A ≼ B
15 14 notbid ⊢ φ → ¬ A ≤ B ↔ ¬ A ≼ B
16 15 biimpd ⊢ φ → ¬ A ≤ B → ¬ A ≼ B
17 12 16 mpd ⊢ φ → ¬ A ≼ B
18 brdomg ⊢ B ∈ Fin → A ≼ B ↔ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
19 18 notbid ⊢ B ∈ Fin → ¬ A ≼ B ↔ ¬ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
20 19 biimpd ⊢ B ∈ Fin → ¬ A ≼ B → ¬ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
21 2 20 syl ⊢ φ → ¬ A ≼ B → ¬ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
22 17 21 mpd ⊢ φ → ¬ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
23 alnex ⊢ ∀ f ¬ f : A ⟶ 1-1 B ↔ ¬ ∃ f f : A ⟶ 1-1 B
24 22 23 sylibr ⊢ φ → ∀ f ¬ f : A ⟶ 1-1 B
25 2 1 4 elmapdd ⊢ φ → F ∈ B A
26 f1eq1 ⊢ f = F → f : A ⟶ 1-1 B ↔ F : A ⟶ 1-1 B
27 26 notbid ⊢ f = F → ¬ f : A ⟶ 1-1 B ↔ ¬ F : A ⟶ 1-1 B
28 27 spcgv ⊢ F ∈ B A → ∀ f ¬ f : A ⟶ 1-1 B → ¬ F : A ⟶ 1-1 B
29 25 28 syl ⊢ φ → ∀ f ¬ f : A ⟶ 1-1 B → ¬ F : A ⟶ 1-1 B
30 24 29 mpd ⊢ φ → ¬ F : A ⟶ 1-1 B
31 dff13 ⊢ F : A ⟶ 1-1 B ↔ F : A ⟶ B ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
32 iman ⊢ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ¬ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ ¬ x = y
33 df-ne ⊢ x ≠ y ↔ ¬ x = y
34 33 anbi2i ⊢ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y ↔ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ ¬ x = y
35 32 34 xchbinxr ⊢ F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ¬ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
36 35 2ralbii ⊢ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A ¬ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
37 ralnex2 ⊢ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A ¬ F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y ↔ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
38 36 37 bitri ⊢ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
39 38 anbi2i ⊢ F : A ⟶ B ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y → x = y ↔ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
40 31 39 bitri ⊢ F : A ⟶ 1-1 B ↔ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
41 40 a1i ⊢ φ → F : A ⟶ 1-1 B ↔ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
42 41 notbid ⊢ φ → ¬ F : A ⟶ 1-1 B ↔ ¬ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
43 42 biimpd ⊢ φ → ¬ F : A ⟶ 1-1 B → ¬ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
44 30 43 mpd ⊢ φ → ¬ F : A ⟶ B ∧ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
45 4 44 mpnanrd ⊢ φ → ¬ ¬ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y
46 45 notnotrd ⊢ φ → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A F ⁡ x = F ⁡ y ∧ x ≠ y