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Theorem sticksstones1

Description: Different strictly monotone functions have different ranges. (Contributed by metakunt, 27-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses sticksstones1.1 φN0
sticksstones1.2 φK0
sticksstones1.3 A=f|f:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
sticksstones1.4 φXA
sticksstones1.5 φYA
sticksstones1.6 φXY
sticksstones1.7 I=supz1K|XzYz<
Assertion sticksstones1 φranXranY

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sticksstones1.1 φN0
2 sticksstones1.2 φK0
3 sticksstones1.3 A=f|f:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
4 sticksstones1.4 φXA
5 sticksstones1.5 φYA
6 sticksstones1.6 φXY
7 sticksstones1.7 I=supz1K|XzYz<
8 7 a1i φI=supz1K|XzYz<
9 ltso <Or
10 9 a1i φ<Or
11 fzfid φ1KFin
12 ssrab2 z1K|XzYz1K
13 12 a1i φz1K|XzYz1K
14 ssfi 1KFinz1K|XzYz1Kz1K|XzYzFin
15 11 13 14 syl2anc φz1K|XzYzFin
16 rabeq0 z1K|XzYz=z1K¬XzYz
17 nne ¬XzYzXz=Yz
18 17 ralbii z1K¬XzYzz1KXz=Yz
19 16 18 bitri z1K|XzYz=z1KXz=Yz
20 feq1 f=Xf:1K1NX:1K1N
21 fveq1 f=Xfx=Xx
22 fveq1 f=Xfy=Xy
23 21 22 breq12d f=Xfx<fyXx<Xy
24 23 imbi2d f=Xx<yfx<fyx<yXx<Xy
25 24 2ralbidv f=Xx1Ky1Kx<yfx<fyx1Ky1Kx<yXx<Xy
26 20 25 anbi12d f=Xf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fyX:1K1Nx1Ky1Kx<yXx<Xy
27 eqabb A=f|f:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fyffAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
28 3 27 mpbi ffAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
29 28 spi fAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
30 29 biimpi fAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
31 30 adantl φfAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
32 31 ralrimiva φfAf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fy
33 26 32 4 rspcdva φX:1K1Nx1Ky1Kx<yXx<Xy
34 33 simpld φX:1K1N
35 34 ffnd φXFn1K
36 35 adantr φz1KXz=YzXFn1K
37 feq1 f=Yf:1K1NY:1K1N
38 fveq1 f=Yfx=Yx
39 fveq1 f=Yfy=Yy
40 38 39 breq12d f=Yfx<fyYx<Yy
41 40 imbi2d f=Yx<yfx<fyx<yYx<Yy
42 41 2ralbidv f=Yx1Ky1Kx<yfx<fyx1Ky1Kx<yYx<Yy
43 37 42 anbi12d f=Yf:1K1Nx1Ky1Kx<yfx<fyY:1K1Nx1Ky1Kx<yYx<Yy
44 43 32 5 rspcdva φY:1K1Nx1Ky1Kx<yYx<Yy
45 44 adantr φYAY:1K1Nx1Ky1Kx<yYx<Yy
46 5 45 mpdan φY:1K1Nx1Ky1Kx<yYx<Yy
47 46 simpld φY:1K1N
48 47 ffnd φYFn1K
49 48 adantr φz1KXz=YzYFn1K
50 eqfnfv XFn1KYFn1KX=Yz1KXz=Yz
51 36 49 50 syl2anc φz1KXz=YzX=Yz1KXz=Yz
52 51 bicomd φz1KXz=Yzz1KXz=YzX=Y
53 52 biimpd φz1KXz=Yzz1KXz=YzX=Y
54 53 syldbl2 φz1KXz=YzX=Y
55 19 54 sylan2b φz1K|XzYz=X=Y
56 55 ex φz1K|XzYz=X=Y
57 56 necon3d φXYz1K|XzYz
58 57 imp φXYz1K|XzYz
59 6 58 mpdan φz1K|XzYz
60 fz1ssnn 1K
61 60 a1i φ1K
62 nnssre
63 62 a1i φ
64 61 63 sstrd φ1K
65 13 64 sstrd φz1K|XzYz
66 15 59 65 3jca φz1K|XzYzFinz1K|XzYzz1K|XzYz
67 fiinfcl <Orz1K|XzYzFinz1K|XzYzz1K|XzYzsupz1K|XzYz<z1K|XzYz
68 10 66 67 syl2anc φsupz1K|XzYz<z1K|XzYz
69 8 68 eqeltrd φIz1K|XzYz
70 13 68 sseldd φsupz1K|XzYz<1K
71 8 eleq1d φI1Ksupz1K|XzYz<1K
72 70 71 mpbird φI1K
73 fveq2 z=IXz=XI
74 fveq2 z=IYz=YI
75 73 74 neeq12d z=IXzYzXIYI
76 75 elrab3 I1KIz1K|XzYzXIYI
77 72 76 syl φIz1K|XzYzXIYI
78 69 77 mpbid φXIYI
79 nfv aφ
80 nfcv _a1N
81 nfcv _a
82 elfznn a1Na
83 82 adantl φa1Na
84 nnre aa
85 83 84 syl φa1Na
86 85 ex φa1Na
87 79 80 81 86 ssrd φ1N
88 34 72 ffvelcdmd φXI1N
89 87 88 sseldd φXI
90 47 72 ffvelcdmd φYI1N
91 87 90 sseldd φYI
92 lttri2 XIYIXIYIXI<YIYI<XI
93 89 91 92 syl2anc φXIYIXI<YIYI<XI
94 78 93 mpbid φXI<YIYI<XI
95 34 ffund φFunX
96 95 adantr φXI<YIFunX
97 34 fdmd φdomX=1K
98 72 97 eleqtrrd φIdomX
99 98 adantr φXI<YIIdomX
100 fvelrn FunXIdomXXIranX
101 96 99 100 syl2anc φXI<YIXIranX
102 elfznn j1Kj
103 102 3ad2ant3 φXI<YIj1Kj
104 103 nnred φXI<YIj1Kj
105 64 72 sseldd φI
106 105 3ad2ant1 φXI<YIj1KI
107 104 106 lttri4d φXI<YIj1Kj<Ij=II<j
108 47 3ad2ant1 φXI<YIj1KY:1K1N
109 simp3 φXI<YIj1Kj1K
110 108 109 ffvelcdmd φXI<YIj1KYj1N
111 fz1ssnn 1N
112 111 sseli Yj1NYj
113 nnre YjYj
114 112 113 syl Yj1NYj
115 110 114 syl φXI<YIj1KYj
116 115 adantr φXI<YIj1Kj<IYj
117 33 simprd φx1Ky1Kx<yXx<Xy
118 117 3ad2ant1 φXI<YIj1Kx1Ky1Kx<yXx<Xy
119 118 adantr φXI<YIj1Kj<Ix1Ky1Kx<yXx<Xy
120 simpl3 φXI<YIj1Kj<Ij1K
121 72 3ad2ant1 φXI<YIj1KI1K
122 121 adantr φXI<YIj1Kj<II1K
123 breq1 x=jx<yj<y
124 fveq2 x=jXx=Xj
125 124 breq1d x=jXx<XyXj<Xy
126 123 125 imbi12d x=jx<yXx<Xyj<yXj<Xy
127 breq2 y=Ij<yj<I
128 fveq2 y=IXy=XI
129 128 breq2d y=IXj<XyXj<XI
130 127 129 imbi12d y=Ij<yXj<Xyj<IXj<XI
131 126 130 rspc2v j1KI1Kx1Ky1Kx<yXx<Xyj<IXj<XI
132 120 122 131 syl2anc φXI<YIj1Kj<Ix1Ky1Kx<yXx<Xyj<IXj<XI
133 119 132 mpd φXI<YIj1Kj<Ij<IXj<XI
134 133 syldbl2 φXI<YIj1Kj<IXj<XI
135 simp2 φj1Kj<Ij1K
136 simp3 φj1Kj<Ij<I
137 102 3ad2ant2 φj1Kj<Ij
138 137 nnred φj1Kj<Ij
139 105 3ad2ant1 φj1Kj<II
140 138 139 ltnled φj1Kj<Ij<I¬Ij
141 136 140 mpbid φj1Kj<I¬Ij
142 65 3ad2ant1 φj1Kj<Iz1K|XzYz
143 15 3ad2ant1 φj1Kj<Iz1K|XzYzFin
144 infrefilb z1K|XzYzz1K|XzYzFinjz1K|XzYzsupz1K|XzYz<j
145 144 3expia z1K|XzYzz1K|XzYzFinjz1K|XzYzsupz1K|XzYz<j
146 142 143 145 syl2anc φj1Kj<Ijz1K|XzYzsupz1K|XzYz<j
147 146 imp φj1Kj<Ijz1K|XzYzsupz1K|XzYz<j
148 7 a1i φj1Kj<Ijz1K|XzYzI=supz1K|XzYz<
149 148 breq1d φj1Kj<Ijz1K|XzYzIjsupz1K|XzYz<j
150 147 149 mpbird φj1Kj<Ijz1K|XzYzIj
151 150 ex φj1Kj<Ijz1K|XzYzIj
152 151 con3d φj1Kj<I¬Ij¬jz1K|XzYz
153 141 152 mpd φj1Kj<I¬jz1K|XzYz
154 nfcv _zj
155 nfcv _z1K
156 nfv zXjYj
157 fveq2 z=jXz=Xj
158 fveq2 z=jYz=Yj
159 157 158 neeq12d z=jXzYzXjYj
160 154 155 156 159 elrabf jz1K|XzYzj1KXjYj
161 160 notbii ¬jz1K|XzYz¬j1KXjYj
162 ianor ¬j1KXjYj¬j1K¬XjYj
163 161 162 bitri ¬jz1K|XzYz¬j1K¬XjYj
164 153 163 sylib φj1Kj<I¬j1K¬XjYj
165 imor j1K¬XjYj¬j1K¬XjYj
166 164 165 sylibr φj1Kj<Ij1K¬XjYj
167 166 imp φj1Kj<Ij1K¬XjYj
168 nne ¬XjYjXj=Yj
169 167 168 sylib φj1Kj<Ij1KXj=Yj
170 135 169 mpdan φj1Kj<IXj=Yj
171 170 3expa φj1Kj<IXj=Yj
172 171 3adantl2 φXI<YIj1Kj<IXj=Yj
173 172 eqcomd φXI<YIj1Kj<IYj=Xj
174 173 breq1d φXI<YIj1Kj<IYj<XIXj<XI
175 134 174 mpbird φXI<YIj1Kj<IYj<XI
176 116 175 ltned φXI<YIj1Kj<IYjXI
177 78 3ad2ant1 φXI<YIj1KXIYI
178 177 adantr φXI<YIj1Kj=IXIYI
179 178 necomd φXI<YIj1Kj=IYIXI
180 fveq2 j=IYj=YI
181 180 neeq1d j=IYjXIYIXI
182 181 adantl φXI<YIj1Kj=IYjXIYIXI
183 179 182 mpbird φXI<YIj1Kj=IYjXI
184 89 3ad2ant1 φXI<YIj1KXI
185 184 adantr φXI<YIj1KI<jXI
186 91 3ad2ant1 φXI<YIj1KYI
187 186 adantr φXI<YIj1KI<jYI
188 115 adantr φXI<YIj1KI<jYj
189 simpl2 φXI<YIj1KI<jXI<YI
190 44 simprd φx1Ky1Kx<yYx<Yy
191 190 3ad2ant1 φXI<YIj1Kx1Ky1Kx<yYx<Yy
192 191 adantr φXI<YIj1KI<jx1Ky1Kx<yYx<Yy
193 121 adantr φXI<YIj1KI<jI1K
194 109 adantr φXI<YIj1KI<jj1K
195 breq1 x=Ix<yI<y
196 fveq2 x=IYx=YI
197 196 breq1d x=IYx<YyYI<Yy
198 195 197 imbi12d x=Ix<yYx<YyI<yYI<Yy
199 breq2 y=jI<yI<j
200 fveq2 y=jYy=Yj
201 200 breq2d y=jYI<YyYI<Yj
202 199 201 imbi12d y=jI<yYI<YyI<jYI<Yj
203 198 202 rspc2v I1Kj1Kx1Ky1Kx<yYx<YyI<jYI<Yj
204 193 194 203 syl2anc φXI<YIj1KI<jx1Ky1Kx<yYx<YyI<jYI<Yj
205 192 204 mpd φXI<YIj1KI<jI<jYI<Yj
206 205 syldbl2 φXI<YIj1KI<jYI<Yj
207 185 187 188 189 206 lttrd φXI<YIj1KI<jXI<Yj
208 185 207 ltned φXI<YIj1KI<jXIYj
209 208 necomd φXI<YIj1KI<jYjXI
210 176 183 209 3jaodan φXI<YIj1Kj<Ij=II<jYjXI
211 107 210 mpdan φXI<YIj1KYjXI
212 211 3expa φXI<YIj1KYjXI
213 212 neneqd φXI<YIj1K¬Yj=XI
214 213 ralrimiva φXI<YIj1K¬Yj=XI
215 ralnex j1K¬Yj=XI¬j1KYj=XI
216 215 a1i φj1K¬Yj=XI¬j1KYj=XI
217 nnel ¬XIranYXIranY
218 217 a1i φ¬XIranYXIranY
219 fvelrnb YFn1KXIranYj1KYj=XI
220 48 219 syl φXIranYj1KYj=XI
221 218 220 bitrd φ¬XIranYj1KYj=XI
222 221 con1bid φ¬j1KYj=XIXIranY
223 216 222 bitrd φj1K¬Yj=XIXIranY
224 223 adantr φXI<YIj1K¬Yj=XIXIranY
225 214 224 mpbid φXI<YIXIranY
226 elnelne1 XIranXXIranYranXranY
227 101 225 226 syl2anc φXI<YIranXranY
228 47 ffund φFunY
229 228 adantr φYI<XIFunY
230 47 fdmd φdomY=1K
231 72 230 eleqtrrd φIdomY
232 231 adantr φYI<XIIdomY
233 fvelrn FunYIdomYYIranY
234 229 232 233 syl2anc φYI<XIYIranY
235 102 3ad2ant3 φYI<XIj1Kj
236 235 nnred φYI<XIj1Kj
237 105 3ad2ant1 φYI<XIj1KI
238 236 237 lttri4d φYI<XIj1Kj<Ij=II<j
239 34 3ad2ant1 φYI<XIj1KX:1K1N
240 simp3 φYI<XIj1Kj1K
241 239 240 ffvelcdmd φYI<XIj1KXj1N
242 111 sseli Xj1NXj
243 241 242 syl φYI<XIj1KXj
244 243 nnred φYI<XIj1KXj
245 244 adantr φYI<XIj1Kj<IXj
246 190 3ad2ant1 φYI<XIj1Kx1Ky1Kx<yYx<Yy
247 246 adantr φYI<XIj1Kj<Ix1Ky1Kx<yYx<Yy
248 simpl3 φYI<XIj1Kj<Ij1K
249 72 3ad2ant1 φYI<XIj1KI1K
250 249 adantr φYI<XIj1Kj<II1K
251 fveq2 x=jYx=Yj
252 251 breq1d x=jYx<YyYj<Yy
253 123 252 imbi12d x=jx<yYx<Yyj<yYj<Yy
254 fveq2 y=IYy=YI
255 254 breq2d y=IYj<YyYj<YI
256 127 255 imbi12d y=Ij<yYj<Yyj<IYj<YI
257 253 256 rspc2v j1KI1Kx1Ky1Kx<yYx<Yyj<IYj<YI
258 248 250 257 syl2anc φYI<XIj1Kj<Ix1Ky1Kx<yYx<Yyj<IYj<YI
259 247 258 mpd φYI<XIj1Kj<Ij<IYj<YI
260 259 syldbl2 φYI<XIj1Kj<IYj<YI
261 171 3adantl2 φYI<XIj1Kj<IXj=Yj
262 261 breq1d φYI<XIj1Kj<IXj<YIYj<YI
263 260 262 mpbird φYI<XIj1Kj<IXj<YI
264 245 263 ltned φYI<XIj1Kj<IXjYI
265 91 3ad2ant1 φYI<XIj1KYI
266 265 adantr φYI<XIj1Kj=IYI
267 simpl2 φYI<XIj1Kj=IYI<XI
268 266 267 ltned φYI<XIj1Kj=IYIXI
269 268 necomd φYI<XIj1Kj=IXIYI
270 fveq2 j=IXj=XI
271 270 neeq1d j=IXjYIXIYI
272 271 adantl φYI<XIj1Kj=IXjYIXIYI
273 269 272 mpbird φYI<XIj1Kj=IXjYI
274 265 adantr φYI<XIj1KI<jYI
275 89 3ad2ant1 φYI<XIj1KXI
276 275 adantr φYI<XIj1KI<jXI
277 244 adantr φYI<XIj1KI<jXj
278 simpl2 φYI<XIj1KI<jYI<XI
279 117 3ad2ant1 φYI<XIj1Kx1Ky1Kx<yXx<Xy
280 279 adantr φYI<XIj1KI<jx1Ky1Kx<yXx<Xy
281 249 adantr φYI<XIj1KI<jI1K
282 240 adantr φYI<XIj1KI<jj1K
283 fveq2 x=IXx=XI
284 283 breq1d x=IXx<XyXI<Xy
285 195 284 imbi12d x=Ix<yXx<XyI<yXI<Xy
286 fveq2 y=jXy=Xj
287 286 breq2d y=jXI<XyXI<Xj
288 199 287 imbi12d y=jI<yXI<XyI<jXI<Xj
289 285 288 rspc2v I1Kj1Kx1Ky1Kx<yXx<XyI<jXI<Xj
290 281 282 289 syl2anc φYI<XIj1KI<jx1Ky1Kx<yXx<XyI<jXI<Xj
291 280 290 mpd φYI<XIj1KI<jI<jXI<Xj
292 291 syldbl2 φYI<XIj1KI<jXI<Xj
293 274 276 277 278 292 lttrd φYI<XIj1KI<jYI<Xj
294 274 293 ltned φYI<XIj1KI<jYIXj
295 294 necomd φYI<XIj1KI<jXjYI
296 264 273 295 3jaodan φYI<XIj1Kj<Ij=II<jXjYI
297 238 296 mpdan φYI<XIj1KXjYI
298 297 3expa φYI<XIj1KXjYI
299 298 neneqd φYI<XIj1K¬Xj=YI
300 299 ralrimiva φYI<XIj1K¬Xj=YI
301 ralnex j1K¬Xj=YI¬j1KXj=YI
302 301 a1i φj1K¬Xj=YI¬j1KXj=YI
303 nnel ¬YIranXYIranX
304 303 a1i φ¬YIranXYIranX
305 fvelrnb XFn1KYIranXj1KXj=YI
306 35 305 syl φYIranXj1KXj=YI
307 304 306 bitrd φ¬YIranXj1KXj=YI
308 307 con1bid φ¬j1KXj=YIYIranX
309 302 308 bitrd φj1K¬Xj=YIYIranX
310 309 adantr φYI<XIj1K¬Xj=YIYIranX
311 300 310 mpbid φYI<XIYIranX
312 elnelne1 YIranYYIranXranYranX
313 312 necomd YIranYYIranXranXranY
314 234 311 313 syl2anc φYI<XIranXranY
315 227 314 jaodan φXI<YIYI<XIranXranY
316 94 315 mpdan φranXranY