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Theorem mapxpen

Description: Equinumerosity law for double set exponentiation. Proposition 10.45 of TakeutiZaring p. 96. (Contributed by NM, 21-Feb-2004) (Revised by Mario Carneiro, 24-Jun-2015)

Ref Expression
Assertion mapxpen ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → A B C ≈ A B × C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ovexd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → A B C ∈ V
2 ovexd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → A B × C ∈ V
3 elmapi ⊢ f ∈ A B C → f : C ⟶ A B
4 3 ffvelcdmda ⊢ f ∈ A B C ∧ y ∈ C → f ⁡ y ∈ A B
5 elmapi ⊢ f ⁡ y ∈ A B → f ⁡ y : B ⟶ A
6 4 5 syl ⊢ f ∈ A B C ∧ y ∈ C → f ⁡ y : B ⟶ A
7 6 ffvelcdmda ⊢ f ∈ A B C ∧ y ∈ C ∧ x ∈ B → f ⁡ y ⁡ x ∈ A
8 7 an32s ⊢ f ∈ A B C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → f ⁡ y ⁡ x ∈ A
9 8 ralrimiva ⊢ f ∈ A B C ∧ x ∈ B → ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x ∈ A
10 9 ralrimiva ⊢ f ∈ A B C → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x ∈ A
11 eqid ⊢ x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
12 11 fmpo ⊢ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x ∈ A ↔ x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x : B × C ⟶ A
13 10 12 sylib ⊢ f ∈ A B C → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x : B × C ⟶ A
14 simp1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → A ∈ V
15 xpexg ⊢ B ∈ W ∧ C ∈ X → B × C ∈ V
16 15 3adant1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → B × C ∈ V
17 elmapg ⊢ A ∈ V ∧ B × C ∈ V → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x ∈ A B × C ↔ x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x : B × C ⟶ A
18 14 16 17 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x ∈ A B × C ↔ x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x : B × C ⟶ A
19 13 18 imbitrrid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → f ∈ A B C → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x ∈ A B × C
20 elmapi ⊢ g ∈ A B × C → g : B × C ⟶ A
21 20 adantl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C → g : B × C ⟶ A
22 fovcdm ⊢ g : B × C ⟶ A ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x g y ∈ A
23 22 3expa ⊢ g : B × C ⟶ A ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x g y ∈ A
24 23 an32s ⊢ g : B × C ⟶ A ∧ y ∈ C ∧ x ∈ B → x g y ∈ A
25 21 24 sylanl1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C ∧ x ∈ B → x g y ∈ A
26 25 fmpttd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
27 elmapg ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B ↔ x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
28 27 3adant3 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B ↔ x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
29 28 ad2antrr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B ↔ x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
30 26 29 mpbird ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B
31 30 fmpttd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ g ∈ A B × C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y : C ⟶ A B
32 31 ex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → g ∈ A B × C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y : C ⟶ A B
33 ovex ⊢ A B ∈ V
34 simp3 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → C ∈ X
35 elmapg ⊢ A B ∈ V ∧ C ∈ X → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B C ↔ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y : C ⟶ A B
36 33 34 35 sylancr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B C ↔ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y : C ⟶ A B
37 32 36 sylibrd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → g ∈ A B × C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ∈ A B C
38 elmapfn ⊢ g ∈ A B × C → g Fn B × C
39 38 ad2antll ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → g Fn B × C
40 fnov ⊢ g Fn B × C ↔ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ x g y
41 39 40 sylib ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ x g y
42 simp3 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → y ∈ C
43 26 adantlrl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
44 43 3adant2 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A
45 simp1l2 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → B ∈ W
46 simp1l1 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → A ∈ V
47 fex2 ⊢ x ∈ B ⟼ x g y : B ⟶ A ∧ B ∈ W ∧ A ∈ V → x ∈ B ⟼ x g y ∈ V
48 44 45 46 47 syl3anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y ∈ V
49 eqid ⊢ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
50 49 fvmpt2 ⊢ y ∈ C ∧ x ∈ B ⟼ x g y ∈ V → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y = x ∈ B ⟼ x g y
51 42 48 50 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y = x ∈ B ⟼ x g y
52 51 fveq1d ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x = x ∈ B ⟼ x g y ⁡ x
53 simp2 ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x ∈ B
54 ovex ⊢ x g y ∈ V
55 eqid ⊢ x ∈ B ⟼ x g y = x ∈ B ⟼ x g y
56 55 fvmpt2 ⊢ x ∈ B ∧ x g y ∈ V → x ∈ B ⟼ x g y ⁡ x = x g y
57 53 54 56 sylancl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y ⁡ x = x g y
58 52 57 eqtrd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ x ∈ B ∧ y ∈ C → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x = x g y
59 58 mpoeq3dva ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → x ∈ B , y ∈ C ⟼ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x = x ∈ B , y ∈ C ⟼ x g y
60 41 59 eqtr4d ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
61 eqid ⊢ B = B
62 nfcv ⊢ Ⅎ _ x C
63 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ B ⟼ x g y
64 62 63 nfmpt ⊢ Ⅎ _ x y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
65 64 nfeq2 ⊢ Ⅎ x f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
66 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ y y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
67 66 nfeq2 ⊢ Ⅎ y f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
68 fveq1 ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → f ⁡ y = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y
69 68 fveq1d ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
70 69 a1d ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → y ∈ C → f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
71 67 70 ralrimi ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
72 eqid ⊢ C = C
73 71 72 jctil ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → C = C ∧ ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
74 73 a1d ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → x ∈ B → C = C ∧ ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
75 65 74 ralrimi ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → ∀ x ∈ B C = C ∧ ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
76 mpoeq123 ⊢ B = B ∧ ∀ x ∈ B C = C ∧ ∀ y ∈ C f ⁡ y ⁡ x = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x = x ∈ B , y ∈ C ⟼ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
77 61 75 76 sylancr ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x = x ∈ B , y ∈ C ⟼ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
78 77 eqeq2d ⊢ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x ↔ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ⁡ y ⁡ x
79 60 78 syl5ibrcom ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y → g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
80 3 ad2antrl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f : C ⟶ A B
81 80 feqmptd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f = y ∈ C ⟼ f ⁡ y
82 simprl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f ∈ A B C
83 82 6 sylan ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → f ⁡ y : B ⟶ A
84 83 feqmptd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C ∧ y ∈ C → f ⁡ y = x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
85 84 mpteq2dva ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → y ∈ C ⟼ f ⁡ y = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
86 81 85 eqtrd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
87 nfmpo2 ⊢ Ⅎ _ y x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
88 87 nfeq2 ⊢ Ⅎ y g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
89 eqidd ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → B = B
90 nfmpo1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
91 90 nfeq2 ⊢ Ⅎ x g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
92 nfv ⊢ Ⅎ x y ∈ C
93 fvex ⊢ f ⁡ y ⁡ x ∈ V
94 11 ovmpt4g ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ C ∧ f ⁡ y ⁡ x ∈ V → x x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x y = f ⁡ y ⁡ x
95 93 94 mp3an3 ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ C → x x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x y = f ⁡ y ⁡ x
96 oveq ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → x g y = x x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x y
97 96 eqeq1d ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → x g y = f ⁡ y ⁡ x ↔ x x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x y = f ⁡ y ⁡ x
98 95 97 imbitrrid ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → x ∈ B ∧ y ∈ C → x g y = f ⁡ y ⁡ x
99 98 expcomd ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → y ∈ C → x ∈ B → x g y = f ⁡ y ⁡ x
100 91 92 99 ralrimd ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → y ∈ C → ∀ x ∈ B x g y = f ⁡ y ⁡ x
101 mpteq12 ⊢ B = B ∧ ∀ x ∈ B x g y = f ⁡ y ⁡ x → x ∈ B ⟼ x g y = x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
102 89 100 101 syl6an ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → y ∈ C → x ∈ B ⟼ x g y = x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
103 88 102 ralrimi ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → ∀ y ∈ C x ∈ B ⟼ x g y = x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
104 mpteq12 ⊢ C = C ∧ ∀ y ∈ C x ∈ B ⟼ x g y = x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
105 72 103 104 sylancr ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
106 105 eqeq2d ⊢ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ↔ f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ f ⁡ y ⁡ x
107 86 106 syl5ibrcom ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y
108 79 107 impbid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X ∧ f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ↔ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
109 108 ex ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → f ∈ A B C ∧ g ∈ A B × C → f = y ∈ C ⟼ x ∈ B ⟼ x g y ↔ g = x ∈ B , y ∈ C ⟼ f ⁡ y ⁡ x
110 1 2 19 37 109 en3d ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ C ∈ X → A B C ≈ A B × C