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Theorem sticksstones2

Description: The range function on strictly monotone functions with finite domain and codomain is an injective mapping onto K -elemental sets. (Contributed by metakunt, 27-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses sticksstones2.1 φ N 0
sticksstones2.2 φ K 0
sticksstones2.3 B = a 𝒫 1 N | a = K
sticksstones2.4 A = f | f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y
sticksstones2.5 F = z A ran z
Assertion sticksstones2 φ F : A 1-1 B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sticksstones2.1 φ N 0
2 sticksstones2.2 φ K 0
3 sticksstones2.3 B = a 𝒫 1 N | a = K
4 sticksstones2.4 A = f | f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y
5 sticksstones2.5 F = z A ran z
6 fveqeq2 a = ran z a = K ran z = K
7 fzfid φ z A 1 N Fin
8 eleq1w f = z f A z A
9 feq1 f = z f : 1 K 1 N z : 1 K 1 N
10 fveq1 f = z f x = z x
11 fveq1 f = z f y = z y
12 10 11 breq12d f = z f x < f y z x < z y
13 12 imbi2d f = z x < y f x < f y x < y z x < z y
14 13 ralbidv f = z y 1 K x < y f x < f y y 1 K x < y z x < z y
15 14 ralbidv f = z x 1 K y 1 K x < y f x < f y x 1 K y 1 K x < y z x < z y
16 9 15 anbi12d f = z f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y z : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y z x < z y
17 8 16 bibi12d f = z f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y z A z : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y z x < z y
18 abeq2 A = f | f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y f f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y
19 4 18 mpbi f f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y
20 19 spi f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y
21 17 20 chvarvv z A z : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y z x < z y
22 21 biimpi z A z : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y z x < z y
23 22 adantl φ z A z : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y z x < z y
24 23 simpld φ z A z : 1 K 1 N
25 24 frnd φ z A ran z 1 N
26 7 25 sselpwd φ z A ran z 𝒫 1 N
27 24 ffnd φ z A z Fn 1 K
28 hashfn z Fn 1 K z = 1 K
29 27 28 syl φ z A z = 1 K
30 2 adantr φ z A K 0
31 hashfz1 K 0 1 K = K
32 30 31 syl φ z A 1 K = K
33 29 32 eqtrd φ z A z = K
34 33 eqcomd φ z A K = z
35 fzfid φ z A 1 K Fin
36 elfznn a 1 K a
37 36 3ad2ant3 φ z A a 1 K a
38 37 nnred φ z A a 1 K a
39 38 adantr φ z A a 1 K b 1 K a
40 elfznn b 1 K b
41 40 nnred b 1 K b
42 41 adantl φ z A a 1 K b 1 K b
43 lttri2 a b a b a < b b < a
44 39 42 43 syl2anc φ z A a 1 K b 1 K a b a < b b < a
45 24 3adant3 φ z A a 1 K z : 1 K 1 N
46 simp3 φ z A a 1 K a 1 K
47 45 46 ffvelrnd φ z A a 1 K z a 1 N
48 47 adantr φ z A a 1 K b 1 K z a 1 N
49 48 adantr φ z A a 1 K b 1 K a < b z a 1 N
50 elfznn z a 1 N z a
51 49 50 syl φ z A a 1 K b 1 K a < b z a
52 51 nnred φ z A a 1 K b 1 K a < b z a
53 23 simprd φ z A x 1 K y 1 K x < y z x < z y
54 53 3adant3 φ z A a 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y
55 54 adantr φ z A a 1 K b 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y
56 46 adantr φ z A a 1 K b 1 K a 1 K
57 simpr φ z A a 1 K b 1 K b 1 K
58 breq1 x = a x < y a < y
59 fveq2 x = a z x = z a
60 59 breq1d x = a z x < z y z a < z y
61 58 60 imbi12d x = a x < y z x < z y a < y z a < z y
62 breq2 y = b a < y a < b
63 fveq2 y = b z y = z b
64 63 breq2d y = b z a < z y z a < z b
65 62 64 imbi12d y = b a < y z a < z y a < b z a < z b
66 61 65 rspc2v a 1 K b 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y a < b z a < z b
67 56 57 66 syl2anc φ z A a 1 K b 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y a < b z a < z b
68 55 67 mpd φ z A a 1 K b 1 K a < b z a < z b
69 68 imp φ z A a 1 K b 1 K a < b z a < z b
70 52 69 ltned φ z A a 1 K b 1 K a < b z a z b
71 45 ffvelrnda φ z A a 1 K b 1 K z b 1 N
72 elfznn z b 1 N z b
73 71 72 syl φ z A a 1 K b 1 K z b
74 73 nnred φ z A a 1 K b 1 K z b
75 74 adantr φ z A a 1 K b 1 K b < a z b
76 breq1 x = b x < y b < y
77 fveq2 x = b z x = z b
78 77 breq1d x = b z x < z y z b < z y
79 76 78 imbi12d x = b x < y z x < z y b < y z b < z y
80 breq2 y = a b < y b < a
81 fveq2 y = a z y = z a
82 81 breq2d y = a z b < z y z b < z a
83 80 82 imbi12d y = a b < y z b < z y b < a z b < z a
84 79 83 rspc2v b 1 K a 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y b < a z b < z a
85 57 56 84 syl2anc φ z A a 1 K b 1 K x 1 K y 1 K x < y z x < z y b < a z b < z a
86 55 85 mpd φ z A a 1 K b 1 K b < a z b < z a
87 86 imp φ z A a 1 K b 1 K b < a z b < z a
88 75 87 ltned φ z A a 1 K b 1 K b < a z b z a
89 88 necomd φ z A a 1 K b 1 K b < a z a z b
90 70 89 jaodan φ z A a 1 K b 1 K a < b b < a z a z b
91 90 ex φ z A a 1 K b 1 K a < b b < a z a z b
92 44 91 sylbid φ z A a 1 K b 1 K a b z a z b
93 92 necon4d φ z A a 1 K b 1 K z a = z b a = b
94 93 ralrimiva φ z A a 1 K b 1 K z a = z b a = b
95 94 3expa φ z A a 1 K b 1 K z a = z b a = b
96 95 ralrimiva φ z A a 1 K b 1 K z a = z b a = b
97 24 96 jca φ z A z : 1 K 1 N a 1 K b 1 K z a = z b a = b
98 dff13 z : 1 K 1-1 1 N z : 1 K 1 N a 1 K b 1 K z a = z b a = b
99 97 98 sylibr φ z A z : 1 K 1-1 1 N
100 hashf1rn 1 K Fin z : 1 K 1-1 1 N z = ran z
101 35 99 100 syl2anc φ z A z = ran z
102 34 101 eqtrd φ z A K = ran z
103 102 eqcomd φ z A ran z = K
104 6 26 103 elrabd φ z A ran z a 𝒫 1 N | a = K
105 3 eleq2i ran z B ran z a 𝒫 1 N | a = K
106 105 a1i φ z A ran z B ran z a 𝒫 1 N | a = K
107 104 106 mpbird φ z A ran z B
108 107 5 fmptd φ F : A B
109 1 3ad2ant1 φ i A j A N 0
110 109 adantr φ i A j A i j N 0
111 2 3ad2ant1 φ i A j A K 0
112 111 adantr φ i A j A i j K 0
113 simpl2 φ i A j A i j i A
114 simpl3 φ i A j A i j j A
115 simpr φ i A j A i j i j
116 fveq2 r = s i r = i s
117 fveq2 r = s j r = j s
118 116 117 neeq12d r = s i r j r i s j s
119 118 cbvrabv r 1 K | i r j r = s 1 K | i s j s
120 119 infeq1i sup r 1 K | i r j r < = sup s 1 K | i s j s <
121 110 112 4 113 114 115 120 sticksstones1 φ i A j A i j ran i ran j
122 5 a1i φ i A j A i j F = z A ran z
123 simpr φ i A j A i j z = i z = i
124 123 rneqd φ i A j A i j z = i ran z = ran i
125 fzfid φ i A j A i j 1 N Fin
126 eleq1w f = i f A i A
127 feq1 f = i f : 1 K 1 N i : 1 K 1 N
128 fveq1 f = i f x = i x
129 fveq1 f = i f y = i y
130 128 129 breq12d f = i f x < f y i x < i y
131 130 imbi2d f = i x < y f x < f y x < y i x < i y
132 131 2ralbidv f = i x 1 K y 1 K x < y f x < f y x 1 K y 1 K x < y i x < i y
133 127 132 anbi12d f = i f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y i : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y i x < i y
134 126 133 bibi12d f = i f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y i A i : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y i x < i y
135 134 20 chvarvv i A i : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y i x < i y
136 135 biimpi i A i : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y i x < i y
137 136 adantl φ i A i : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y i x < i y
138 137 simpld φ i A i : 1 K 1 N
139 138 3adant3 φ i A j A i : 1 K 1 N
140 139 adantr φ i A j A i j i : 1 K 1 N
141 140 frnd φ i A j A i j ran i 1 N
142 125 141 sselpwd φ i A j A i j ran i 𝒫 1 N
143 122 124 113 142 fvmptd φ i A j A i j F i = ran i
144 simpr φ i A j A i j z = j z = j
145 144 rneqd φ i A j A i j z = j ran z = ran j
146 fzfid φ 1 N Fin
147 146 3ad2ant1 φ i A j A 1 N Fin
148 eleq1w f = j f A j A
149 feq1 f = j f : 1 K 1 N j : 1 K 1 N
150 fveq1 f = j f x = j x
151 fveq1 f = j f y = j y
152 150 151 breq12d f = j f x < f y j x < j y
153 152 imbi2d f = j x < y f x < f y x < y j x < j y
154 153 2ralbidv f = j x 1 K y 1 K x < y f x < f y x 1 K y 1 K x < y j x < j y
155 149 154 anbi12d f = j f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y j : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y j x < j y
156 148 155 bibi12d f = j f A f : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y f x < f y j A j : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y j x < j y
157 156 20 chvarvv j A j : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y j x < j y
158 157 biimpi j A j : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y j x < j y
159 158 adantl φ j A j : 1 K 1 N x 1 K y 1 K x < y j x < j y
160 159 simpld φ j A j : 1 K 1 N
161 160 3adant2 φ i A j A j : 1 K 1 N
162 161 frnd φ i A j A ran j 1 N
163 147 162 sselpwd φ i A j A ran j 𝒫 1 N
164 163 adantr φ i A j A i j ran j 𝒫 1 N
165 122 145 114 164 fvmptd φ i A j A i j F j = ran j
166 121 143 165 3netr4d φ i A j A i j F i F j
167 166 ex φ i A j A i j F i F j
168 167 necon4d φ i A j A F i = F j i = j
169 168 3expa φ i A j A F i = F j i = j
170 169 ralrimiva φ i A j A F i = F j i = j
171 170 ralrimiva φ i A j A F i = F j i = j
172 108 171 jca φ F : A B i A j A F i = F j i = j
173 dff13 F : A 1-1 B F : A B i A j A F i = F j i = j
174 172 173 sylibr φ F : A 1-1 B