Metamath Proof Explorer


Theorem rrx2plordisom

Description: The set of points in the two dimensional Euclidean plane with the lexicographical ordering is isomorphic to the cartesian product of the real numbers with the lexicographical ordering implied by the ordering of the real numbers. (Contributed by AV, 12-Mar-2023)

Ref Expression
Hypotheses rrx2plord.o ⊢ O = x y | x ∈ R ∧ y ∈ R ∧ x ⁡ 0 < y ⁡ 0 ∨ x ⁡ 0 = y ⁡ 0 ∧ x ⁡ 1 < y ⁡ 1
rrx2plord2.r ⊢ R = ℝ 0 ..^ 2
rrx2plordisom.f ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩
rrx2plordisom.t ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
Assertion rrx2plordisom ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrx2plord.o ⊢ O = x y | x ∈ R ∧ y ∈ R ∧ x ⁡ 0 < y ⁡ 0 ∨ x ⁡ 0 = y ⁡ 0 ∧ x ⁡ 1 < y ⁡ 1
2 rrx2plord2.r ⊢ R = ℝ 0 ..^ 2
3 rrx2plordisom.f ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩
4 rrx2plordisom.t ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
5 eqid ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩
6 2 5 rrx2xpref1o ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ : ℝ 2 ⟶ 1-1 onto R
7 elxpi ⊢ a ∈ ℝ 2 → ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ
8 elxpi ⊢ b ∈ ℝ 2 → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ
9 df-br ⊢ a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
10 opelxpi ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c d ∈ ℝ 2
11 10 adantl ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c d ∈ ℝ 2
12 eleq1 ⊢ a = c d → a ∈ ℝ 2 ↔ c d ∈ ℝ 2
13 12 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ∈ ℝ 2 ↔ c d ∈ ℝ 2
14 11 13 mpbird ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ∈ ℝ 2
15 opelxpi ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e f ∈ ℝ 2
16 15 adantl ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e f ∈ ℝ 2
17 eleq1 ⊢ b = e f → b ∈ ℝ 2 ↔ e f ∈ ℝ 2
18 17 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → b ∈ ℝ 2 ↔ e f ∈ ℝ 2
19 16 18 mpbird ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → b ∈ ℝ 2
20 fveq2 ⊢ x = a → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ a
21 fveq2 ⊢ y = b → 1 st ⁡ y = 1 st ⁡ b
22 20 21 breqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b
23 20 21 eqeqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b
24 fveq2 ⊢ x = a → 2 nd ⁡ x = 2 nd ⁡ a
25 fveq2 ⊢ y = b → 2 nd ⁡ y = 2 nd ⁡ b
26 24 25 breqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
27 23 26 anbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
28 22 27 orbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
29 28 opelopab2a ⊢ a ∈ ℝ 2 ∧ b ∈ ℝ 2 → a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
30 14 19 29 syl2an ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
31 9 30 bitrid ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
32 vex ⊢ c ∈ V
33 s2fv0 ⊢ c ∈ V → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = c
34 32 33 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = c
35 vex ⊢ e ∈ V
36 s2fv0 ⊢ e ∈ V → ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 = e
37 35 36 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 = e
38 34 37 breq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ↔ c < e
39 34 37 eqeq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ↔ c = e
40 vex ⊢ d ∈ V
41 s2fv1 ⊢ d ∈ V → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 = d
42 40 41 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 = d
43 vex ⊢ f ∈ V
44 s2fv1 ⊢ f ∈ V → ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1 = f
45 43 44 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1 = f
46 42 45 breq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1 ↔ d < f
47 39 46 anbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∧ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1 ↔ c = e ∧ d < f
48 38 47 orbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∨ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∧ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1 ↔ c < e ∨ c = e ∧ d < f
49 eqid ⊢ 0 ..^ 2 = 0 ..^ 2
50 49 2 prelrrx2 ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ∈ R
51 50 adantl ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ ∈ R
52 49 2 prelrrx2 ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ ef ”⟩ ∈ R
53 52 adantl ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ ef ”⟩ ∈ R
54 1 rrx2plord ⊢ ⟨“ cd ”⟩ ∈ R ∧ ⟨“ ef ”⟩ ∈ R → ⟨“ cd ”⟩ O ⟨“ ef ”⟩ ↔ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∨ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∧ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1
55 51 53 54 syl2an ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ O ⟨“ ef ”⟩ ↔ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∨ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 0 = ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 0 ∧ ⟨“ cd ”⟩ ⁡ 1 < ⟨“ ef ”⟩ ⁡ 1
56 32 40 op1std ⊢ a = c d → 1 st ⁡ a = c
57 56 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = c
58 35 43 op1std ⊢ b = e f → 1 st ⁡ b = e
59 58 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ b = e
60 57 59 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ↔ c < e
61 57 59 eqeqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ↔ c = e
62 32 40 op2ndd ⊢ a = c d → 2 nd ⁡ a = d
63 62 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 2 nd ⁡ a = d
64 35 43 op2ndd ⊢ b = e f → 2 nd ⁡ b = f
65 64 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 2 nd ⁡ b = f
66 63 65 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ d < f
67 61 66 anbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ c = e ∧ d < f
68 60 67 orbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ c < e ∨ c = e ∧ d < f
69 48 55 68 3bitr4rd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ ⟨“ cd ”⟩ O ⟨“ ef ”⟩
70 fveq2 ⊢ a = c d → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ c d
71 df-ov ⊢ c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ d = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ c d
72 70 71 eqtr4di ⊢ a = c d → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a = c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ d
73 eqidd ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩
74 simprl ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ x = c ∧ y = d → x = c
75 simprr ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ x = c ∧ y = d → y = d
76 74 75 s2eqd ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ x = c ∧ y = d → ⟨“ xy ”⟩ = ⟨“ cd ”⟩
77 simpl ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c ∈ ℝ
78 simpr ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → d ∈ ℝ
79 73 76 77 78 50 ovmpod ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ d = ⟨“ cd ”⟩
80 72 79 sylan9eq ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a = ⟨“ cd ”⟩
81 80 eqcomd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a
82 fveq2 ⊢ b = e f → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ e f
83 df-ov ⊢ e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ f = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ e f
84 82 83 eqtr4di ⊢ b = e f → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b = e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ f
85 eqidd ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩
86 simprl ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ ∧ x = e ∧ y = f → x = e
87 simprr ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ ∧ x = e ∧ y = f → y = f
88 86 87 s2eqd ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ ∧ x = e ∧ y = f → ⟨“ xy ”⟩ = ⟨“ ef ”⟩
89 simpl ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e ∈ ℝ
90 simpr ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → f ∈ ℝ
91 85 88 89 90 52 ovmpod ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ f = ⟨“ ef ”⟩
92 84 91 sylan9eq ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b = ⟨“ ef ”⟩
93 92 eqcomd ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ ef ”⟩ = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
94 81 93 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → ⟨“ cd ”⟩ O ⟨“ ef ”⟩ ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
95 31 69 94 3bitrd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
96 95 expcom ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
97 96 exlimivv ⊢ ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
98 97 com12 ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
99 98 exlimivv ⊢ ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
100 99 imp ⊢ ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
101 7 8 100 syl2an ⊢ a ∈ ℝ 2 ∧ b ∈ ℝ 2 → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
102 101 rgen2 ⊢ ∀ a ∈ ℝ 2 ∀ b ∈ ℝ 2 a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
103 df-isom ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ : ℝ 2 ⟶ 1-1 onto R ∧ ∀ a ∈ ℝ 2 ∀ b ∈ ℝ 2 a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ ⁡ b
104 6 102 103 mpbir2an ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
105 isoeq2 ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
106 4 105 ax-mp ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
107 104 106 mpbir ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom T , O ℝ 2 R
108 isoeq1 ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ → F Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom T , O ℝ 2 R
109 3 108 ax-mp ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ ⟨“ xy ”⟩ Isom T , O ℝ 2 R
110 107 109 mpbir ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R