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