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Theorem ixpiunwdom

Description: Describe an onto function from the indexed cartesian product to the indexed union. Together with ixpssmapg this shows that U_ x e. A B and X_ x e. A B have closely linked cardinalities. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion ixpiunwdom ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A B ≼ * ⨉ x ∈ A B × A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vex ⊢ f ∈ V
2 1 elixp ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B ↔ f Fn A ∧ ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ B
3 2 simprbi ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B → ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ B
4 ssiun2 ⊢ x ∈ A → B ⊆ ⋃ x ∈ A B
5 4 sseld ⊢ x ∈ A → f ⁡ x ∈ B → f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B
6 5 ralimia ⊢ ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ B → ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B
7 3 6 syl ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B → ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B
8 nfv ⊢ Ⅎ y f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B
9 nfiu1 ⊢ Ⅎ _ x ⋃ x ∈ A B
10 9 nfel2 ⊢ Ⅎ x f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
11 fveq2 ⊢ x = y → f ⁡ x = f ⁡ y
12 11 eleq1d ⊢ x = y → f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B ↔ f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
13 8 10 12 cbvralw ⊢ ∀ x ∈ A f ⁡ x ∈ ⋃ x ∈ A B ↔ ∀ y ∈ A f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
14 7 13 sylib ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B → ∀ y ∈ A f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
15 14 adantl ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ ∧ f ∈ ⨉ x ∈ A B → ∀ y ∈ A f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
16 15 ralrimiva ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ∀ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∀ y ∈ A f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B
17 eqid ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y = f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
18 17 fmpo ⊢ ∀ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∀ y ∈ A f ⁡ y ∈ ⋃ x ∈ A B ↔ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ ⋃ x ∈ A B
19 16 18 sylib ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ ⋃ x ∈ A B
20 ixpssmap2g ⊢ ⋃ x ∈ A B ∈ W → ⨉ x ∈ A B ⊆ ⋃ x ∈ A B A
21 20 3ad2ant2 ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⨉ x ∈ A B ⊆ ⋃ x ∈ A B A
22 ovex ⊢ ⋃ x ∈ A B A ∈ V
23 22 ssex ⊢ ⨉ x ∈ A B ⊆ ⋃ x ∈ A B A → ⨉ x ∈ A B ∈ V
24 21 23 syl ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⨉ x ∈ A B ∈ V
25 simp1 ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → A ∈ V
26 24 25 xpexd ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⨉ x ∈ A B × A ∈ V
27 19 26 fexd ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y ∈ V
28 19 ffnd ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y Fn ⨉ x ∈ A B × A
29 dffn4 ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y Fn ⨉ x ∈ A B × A ↔ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
30 28 29 sylib ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
31 n0 ⊢ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ ↔ ∃ g g ∈ ⨉ x ∈ A B
32 eliun ⊢ z ∈ ⋃ x ∈ A B ↔ ∃ x ∈ A z ∈ B
33 nfixp1 ⊢ Ⅎ _ x ⨉ x ∈ A B
34 33 nfel2 ⊢ Ⅎ x g ∈ ⨉ x ∈ A B
35 nfv ⊢ Ⅎ x ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
36 33 35 nfrexw ⊢ Ⅎ x ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
37 simplrr ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B ∧ k ∈ A → z ∈ B
38 iftrue ⊢ k = x → if k = x z g ⁡ k = z
39 csbeq1a ⊢ x = k → B = ⦋ k / x⦌ B
40 39 equcoms ⊢ k = x → B = ⦋ k / x⦌ B
41 40 eqcomd ⊢ k = x → ⦋ k / x⦌ B = B
42 38 41 eleq12d ⊢ k = x → if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B ↔ z ∈ B
43 37 42 syl5ibrcom ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B ∧ k ∈ A → k = x → if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
44 vex ⊢ g ∈ V
45 44 elixp ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ↔ g Fn A ∧ ∀ x ∈ A g ⁡ x ∈ B
46 45 simprbi ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B → ∀ x ∈ A g ⁡ x ∈ B
47 46 adantr ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → ∀ x ∈ A g ⁡ x ∈ B
48 nfv ⊢ Ⅎ k g ⁡ x ∈ B
49 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ x ⦋ k / x⦌ B
50 49 nfel2 ⊢ Ⅎ x g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
51 fveq2 ⊢ x = k → g ⁡ x = g ⁡ k
52 51 39 eleq12d ⊢ x = k → g ⁡ x ∈ B ↔ g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
53 48 50 52 cbvralw ⊢ ∀ x ∈ A g ⁡ x ∈ B ↔ ∀ k ∈ A g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
54 47 53 sylib ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → ∀ k ∈ A g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
55 54 r19.21bi ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B ∧ k ∈ A → g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
56 iffalse ⊢ ¬ k = x → if k = x z g ⁡ k = g ⁡ k
57 56 eleq1d ⊢ ¬ k = x → if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B ↔ g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
58 55 57 syl5ibrcom ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B ∧ k ∈ A → ¬ k = x → if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
59 43 58 pm2.61d ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B ∧ k ∈ A → if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
60 59 ralrimiva ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → ∀ k ∈ A if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
61 ixpfn ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B → g Fn A
62 61 adantr ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → g Fn A
63 62 fndmd ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → dom ⁡ g = A
64 44 dmex ⊢ dom ⁡ g ∈ V
65 63 64 eqeltrrdi ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → A ∈ V
66 mptelixpg ⊢ A ∈ V → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ∈ ⨉ k ∈ A ⦋ k / x⦌ B ↔ ∀ k ∈ A if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
67 65 66 syl ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ∈ ⨉ k ∈ A ⦋ k / x⦌ B ↔ ∀ k ∈ A if k = x z g ⁡ k ∈ ⦋ k / x⦌ B
68 60 67 mpbird ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ∈ ⨉ k ∈ A ⦋ k / x⦌ B
69 nfcv ⊢ Ⅎ _ k B
70 69 49 39 cbvixp ⊢ ⨉ x ∈ A B = ⨉ k ∈ A ⦋ k / x⦌ B
71 68 70 eleqtrrdi ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ∈ ⨉ x ∈ A B
72 simprl ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → x ∈ A
73 eqid ⊢ k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k
74 vex ⊢ z ∈ V
75 38 73 74 fvmpt ⊢ x ∈ A → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x = z
76 75 ad2antrl ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x = z
77 76 eqcomd ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → z = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x
78 fveq1 ⊢ f = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k → f ⁡ y = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ y
79 78 eqeq2d ⊢ f = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k → z = f ⁡ y ↔ z = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ y
80 fveq2 ⊢ y = x → k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ y = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x
81 80 eqeq2d ⊢ y = x → z = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ y ↔ z = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x
82 79 81 rspc2ev ⊢ k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z = k ∈ A ⟼ if k = x z g ⁡ k ⁡ x → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
83 71 72 77 82 syl3anc ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B ∧ x ∈ A ∧ z ∈ B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
84 83 exp32 ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B → x ∈ A → z ∈ B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
85 34 36 84 rexlimd ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B → ∃ x ∈ A z ∈ B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
86 32 85 biimtrid ⊢ g ∈ ⨉ x ∈ A B → z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
87 86 exlimiv ⊢ ∃ g g ∈ ⨉ x ∈ A B → z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
88 31 87 sylbi ⊢ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
89 88 3ad2ant3 ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
90 89 alrimiv ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ∀ z z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
91 ssab ⊢ ⋃ x ∈ A B ⊆ z | ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y ↔ ∀ z z ∈ ⋃ x ∈ A B → ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
92 90 91 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A B ⊆ z | ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
93 17 rnmpo ⊢ ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y = z | ∃ f ∈ ⨉ x ∈ A B ∃ y ∈ A z = f ⁡ y
94 92 93 sseqtrrdi ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A B ⊆ ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
95 19 frnd ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y ⊆ ⋃ x ∈ A B
96 94 95 eqssd ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A B = ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
97 foeq3 ⊢ ⋃ x ∈ A B = ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ⋃ x ∈ A B ↔ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
98 96 97 syl ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ⋃ x ∈ A B ↔ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ran ⁡ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y
99 30 98 mpbird ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ⋃ x ∈ A B
100 fowdom ⊢ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y ∈ V ∧ f ∈ ⨉ x ∈ A B , y ∈ A ⟼ f ⁡ y : ⨉ x ∈ A B × A ⟶ onto ⋃ x ∈ A B → ⋃ x ∈ A B ≼ * ⨉ x ∈ A B × A
101 27 99 100 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ ⋃ x ∈ A B ∈ W ∧ ⨉ x ∈ A B ≠ ∅ → ⋃ x ∈ A B ≼ * ⨉ x ∈ A B × A