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Theorem subfacp1lem5

Description: Lemma for subfacp1 . In subfacp1lem6 we cut up the set of all derangements on 1 ... ( N + 1 ) first according to the value at 1 , and then by whether or not ( f( f1 ) ) = 1 . In this lemma, we show that the subset of all N + 1 derangements with ( f( f1 ) ) =/= 1 for fixed M = ( f1 ) is in bijection with derangements of 2 ... ( N + 1 ) , because pre-composing with the function F swaps 1 and M and turns the function into a bijection with ( f1 ) = 1 and ( fx ) =/= x for all other x , so dropping the point at 1 yields a derangement on the N remaining points. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses derang.d D = x Fin f | f : x 1-1 onto x y x f y y
subfac.n S = n 0 D 1 n
subfacp1lem.a A = f | f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y
subfacp1lem1.n φ N
subfacp1lem1.m φ M 2 N + 1
subfacp1lem1.x M V
subfacp1lem1.k K = 2 N + 1 M
subfacp1lem5.b B = g A | g 1 = M g M 1
subfacp1lem5.f F = I K 1 M M 1
subfacp1lem5.c C = f | f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y
Assertion subfacp1lem5 φ B = S N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 derang.d D = x Fin f | f : x 1-1 onto x y x f y y
2 subfac.n S = n 0 D 1 n
3 subfacp1lem.a A = f | f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y
4 subfacp1lem1.n φ N
5 subfacp1lem1.m φ M 2 N + 1
6 subfacp1lem1.x M V
7 subfacp1lem1.k K = 2 N + 1 M
8 subfacp1lem5.b B = g A | g 1 = M g M 1
9 subfacp1lem5.f F = I K 1 M M 1
10 subfacp1lem5.c C = f | f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y
11 fzfi 1 N + 1 Fin
12 deranglem 1 N + 1 Fin f | f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y Fin
13 11 12 ax-mp f | f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y Fin
14 3 13 eqeltri A Fin
15 8 ssrab3 B A
16 ssfi A Fin B A B Fin
17 14 15 16 mp2an B Fin
18 17 elexi B V
19 18 a1i φ B V
20 eqid b B F b 2 N + 1 = b B F b 2 N + 1
21 f1oi I K : K 1-1 onto K
22 21 a1i φ I K : K 1-1 onto K
23 1 2 3 4 5 6 7 9 22 subfacp1lem2a φ F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F 1 = M F M = 1
24 23 simp1d φ F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
25 fveq1 g = b g 1 = b 1
26 25 eqeq1d g = b g 1 = M b 1 = M
27 fveq1 g = b g M = b M
28 27 neeq1d g = b g M 1 b M 1
29 26 28 anbi12d g = b g 1 = M g M 1 b 1 = M b M 1
30 29 8 elrab2 b B b A b 1 = M b M 1
31 30 bilani φ b B b A b 1 = M b M 1
32 31 simpld φ b B b A
33 vex b V
34 f1oeq1 f = b f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
35 fveq1 f = b f y = b y
36 35 neeq1d f = b f y y b y y
37 36 ralbidv f = b y 1 N + 1 f y y y 1 N + 1 b y y
38 34 37 anbi12d f = b f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 b y y
39 33 38 3 elab2 b A b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 b y y
40 32 39 sylib φ b B b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 b y y
41 40 simpld φ b B b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
42 f1oco F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
43 24 41 42 syl2an2r φ b B F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
44 f1of1 F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1-1 1 N + 1
45 df-f1 F b : 1 N + 1 1-1 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1 N + 1 Fun F b -1
46 45 simprbi F b : 1 N + 1 1-1 1 N + 1 Fun F b -1
47 43 44 46 3syl φ b B Fun F b -1
48 f1ofn F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b Fn 1 N + 1
49 fnresdm F b Fn 1 N + 1 F b 1 N + 1 = F b
50 f1oeq1 F b 1 N + 1 = F b F b 1 N + 1 : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
51 43 48 49 50 4syl φ b B F b 1 N + 1 : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
52 43 51 mpbird φ b B F b 1 N + 1 : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
53 f1ofo F b 1 N + 1 : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F b 1 N + 1 : 1 N + 1 onto 1 N + 1
54 52 53 syl φ b B F b 1 N + 1 : 1 N + 1 onto 1 N + 1
55 1ex 1 V
56 55 55 f1osn 1 1 : 1 1-1 onto 1
57 43 48 syl φ b B F b Fn 1 N + 1
58 4 peano2nnd φ N + 1
59 nnuz = 1
60 58 59 eleqtrdi φ N + 1 1
61 eluzfz1 N + 1 1 1 1 N + 1
62 60 61 syl φ 1 1 N + 1
63 62 adantr φ b B 1 1 N + 1
64 fnressn F b Fn 1 N + 1 1 1 N + 1 F b 1 = 1 F b 1
65 57 63 64 syl2anc φ b B F b 1 = 1 F b 1
66 f1of b : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 b : 1 N + 1 1 N + 1
67 41 66 syl φ b B b : 1 N + 1 1 N + 1
68 67 63 fvco3d φ b B F b 1 = F b 1
69 31 simprd φ b B b 1 = M b M 1
70 69 simpld φ b B b 1 = M
71 70 fveq2d φ b B F b 1 = F M
72 23 simp3d φ F M = 1
73 72 adantr φ b B F M = 1
74 68 71 73 3eqtrd φ b B F b 1 = 1
75 74 opeq2d φ b B 1 F b 1 = 1 1
76 75 sneqd φ b B 1 F b 1 = 1 1
77 65 76 eqtrd φ b B F b 1 = 1 1
78 77 f1oeq1d φ b B F b 1 : 1 1-1 onto 1 1 1 : 1 1-1 onto 1
79 56 78 mpbiri φ b B F b 1 : 1 1-1 onto 1
80 f1ofo F b 1 : 1 1-1 onto 1 F b 1 : 1 onto 1
81 79 80 syl φ b B F b 1 : 1 onto 1
82 resdif Fun F b -1 F b 1 N + 1 : 1 N + 1 onto 1 N + 1 F b 1 : 1 onto 1 F b 1 N + 1 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1
83 47 54 81 82 syl3anc φ b B F b 1 N + 1 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1
84 fzsplit 1 1 N + 1 1 N + 1 = 1 1 1 + 1 N + 1
85 62 84 syl φ 1 N + 1 = 1 1 1 + 1 N + 1
86 1z 1
87 fzsn 1 1 1 = 1
88 86 87 ax-mp 1 1 = 1
89 1p1e2 1 + 1 = 2
90 89 oveq1i 1 + 1 N + 1 = 2 N + 1
91 88 90 uneq12i 1 1 1 + 1 N + 1 = 1 2 N + 1
92 85 91 eqtr2di φ 1 2 N + 1 = 1 N + 1
93 62 snssd φ 1 1 N + 1
94 incom 1 2 N + 1 = 2 N + 1 1
95 1lt2 1 < 2
96 1re 1
97 2re 2
98 96 97 ltnlei 1 < 2 ¬ 2 1
99 95 98 mpbi ¬ 2 1
100 elfzle1 1 2 N + 1 2 1
101 99 100 mto ¬ 1 2 N + 1
102 disjsn 2 N + 1 1 = ¬ 1 2 N + 1
103 101 102 mpbir 2 N + 1 1 =
104 94 103 eqtri 1 2 N + 1 =
105 uneqdifeq 1 1 N + 1 1 2 N + 1 = 1 2 N + 1 = 1 N + 1 1 N + 1 1 = 2 N + 1
106 93 104 105 sylancl φ 1 2 N + 1 = 1 N + 1 1 N + 1 1 = 2 N + 1
107 92 106 mpbid φ 1 N + 1 1 = 2 N + 1
108 107 adantr φ b B 1 N + 1 1 = 2 N + 1
109 reseq2 1 N + 1 1 = 2 N + 1 F b 1 N + 1 1 = F b 2 N + 1
110 109 f1oeq1d 1 N + 1 1 = 2 N + 1 F b 1 N + 1 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1 F b 2 N + 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1
111 f1oeq2 1 N + 1 1 = 2 N + 1 F b 2 N + 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1
112 f1oeq3 1 N + 1 1 = 2 N + 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
113 110 111 112 3bitrd 1 N + 1 1 = 2 N + 1 F b 1 N + 1 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
114 108 113 syl φ b B F b 1 N + 1 1 : 1 N + 1 1 1-1 onto 1 N + 1 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
115 83 114 mpbid φ b B F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
116 67 adantr φ b B y 2 N + 1 b : 1 N + 1 1 N + 1
117 fzp1ss 1 1 + 1 N + 1 1 N + 1
118 86 117 ax-mp 1 + 1 N + 1 1 N + 1
119 90 118 eqsstrri 2 N + 1 1 N + 1
120 simpr φ b B y 2 N + 1 y 2 N + 1
121 119 120 sselid φ b B y 2 N + 1 y 1 N + 1
122 116 121 fvco3d φ b B y 2 N + 1 F b y = F b y
123 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subfacp1lem4 φ F -1 = F
124 123 fveq1d φ F -1 y = F y
125 124 ad2antrr φ b B y 2 N + 1 F -1 y = F y
126 69 simprd φ b B b M 1
127 126 73 neeqtrrd φ b B b M F M
128 127 adantr φ b B y 2 N + 1 b M F M
129 fveq2 y = M b y = b M
130 fveq2 y = M F y = F M
131 129 130 neeq12d y = M b y F y b M F M
132 128 131 syl5ibrcom φ b B y 2 N + 1 y = M b y F y
133 119 sseli y 2 N + 1 y 1 N + 1
134 40 simprd φ b B y 1 N + 1 b y y
135 134 r19.21bi φ b B y 1 N + 1 b y y
136 133 135 sylan2 φ b B y 2 N + 1 b y y
137 136 adantrr φ b B y 2 N + 1 y M b y y
138 7 eleq2i y K y 2 N + 1 M
139 eldifsn y 2 N + 1 M y 2 N + 1 y M
140 138 139 bitri y K y 2 N + 1 y M
141 1 2 3 4 5 6 7 9 22 subfacp1lem2b φ y K F y = I K y
142 fvresi y K I K y = y
143 142 adantl φ y K I K y = y
144 141 143 eqtrd φ y K F y = y
145 140 144 sylan2br φ y 2 N + 1 y M F y = y
146 145 adantlr φ b B y 2 N + 1 y M F y = y
147 137 146 neeqtrrd φ b B y 2 N + 1 y M b y F y
148 147 expr φ b B y 2 N + 1 y M b y F y
149 132 148 pm2.61dne φ b B y 2 N + 1 b y F y
150 149 necomd φ b B y 2 N + 1 F y b y
151 125 150 eqnetrd φ b B y 2 N + 1 F -1 y b y
152 24 adantr φ b B F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
153 ffvelcdm b : 1 N + 1 1 N + 1 y 1 N + 1 b y 1 N + 1
154 67 133 153 syl2an φ b B y 2 N + 1 b y 1 N + 1
155 f1ocnvfv F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 b y 1 N + 1 F b y = y F -1 y = b y
156 152 154 155 syl2an2r φ b B y 2 N + 1 F b y = y F -1 y = b y
157 156 necon3d φ b B y 2 N + 1 F -1 y b y F b y y
158 151 157 mpd φ b B y 2 N + 1 F b y y
159 122 158 eqnetrd φ b B y 2 N + 1 F b y y
160 159 ralrimiva φ b B y 2 N + 1 F b y y
161 f1of I K : K 1-1 onto K I K : K K
162 21 161 ax-mp I K : K K
163 fzfi 2 N + 1 Fin
164 difexg 2 N + 1 Fin 2 N + 1 M V
165 163 164 ax-mp 2 N + 1 M V
166 7 165 eqeltri K V
167 fex I K : K K K V I K V
168 162 166 167 mp2an I K V
169 prex 1 M M 1 V
170 168 169 unex I K 1 M M 1 V
171 9 170 eqeltri F V
172 171 33 coex F b V
173 172 resex F b 2 N + 1 V
174 f1oeq1 f = F b 2 N + 1 f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
175 fveq1 f = F b 2 N + 1 f y = F b 2 N + 1 y
176 fvres y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = F b y
177 175 176 sylan9eq f = F b 2 N + 1 y 2 N + 1 f y = F b y
178 177 neeq1d f = F b 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y F b y y
179 178 ralbidva f = F b 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y y 2 N + 1 F b y y
180 174 179 anbi12d f = F b 2 N + 1 f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 F b y y
181 173 180 10 elab2 F b 2 N + 1 C F b 2 N + 1 : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 F b y y
182 115 160 181 sylanbrc φ b B F b 2 N + 1 C
183 vex c V
184 f1oeq1 f = c f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
185 fveq1 f = c f y = c y
186 185 neeq1d f = c f y y c y y
187 186 ralbidv f = c y 2 N + 1 f y y y 2 N + 1 c y y
188 184 187 anbi12d f = c f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 c y y
189 183 188 10 elab2 c C c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 c y y
190 189 bilani φ c C c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 c y y
191 190 simpld φ c C c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
192 f1oun 1 1 : 1 1-1 onto 1 c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 1 2 N + 1 = 1 2 N + 1 = 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1
193 104 104 192 mpanr12 1 1 : 1 1-1 onto 1 c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1
194 56 191 193 sylancr φ c C 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1
195 f1oeq2 1 2 N + 1 = 1 N + 1 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1
196 f1oeq3 1 2 N + 1 = 1 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
197 195 196 bitrd 1 2 N + 1 = 1 N + 1 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
198 92 197 syl φ 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
199 198 biimpa φ 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
200 194 199 syldan φ c C 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
201 f1oco F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
202 24 200 201 syl2an2r φ c C F 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
203 f1of 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1 N + 1
204 200 203 syl φ c C 1 1 c : 1 N + 1 1 N + 1
205 fvco3 1 1 c : 1 N + 1 1 N + 1 y 1 N + 1 F 1 1 c y = F 1 1 c y
206 204 205 sylan φ c C y 1 N + 1 F 1 1 c y = F 1 1 c y
207 124 ad2antrr φ c C y 1 N + 1 F -1 y = F y
208 simpr φ c C y 1 N + 1 y 1 N + 1
209 92 ad2antrr φ c C y 1 N + 1 1 2 N + 1 = 1 N + 1
210 208 209 eleqtrrd φ c C y 1 N + 1 y 1 2 N + 1
211 elun y 1 2 N + 1 y 1 y 2 N + 1
212 210 211 sylib φ c C y 1 N + 1 y 1 y 2 N + 1
213 nelne2 M 2 N + 1 ¬ 1 2 N + 1 M 1
214 5 101 213 sylancl φ M 1
215 214 adantr φ c C M 1
216 23 simp2d φ F 1 = M
217 216 adantr φ c C F 1 = M
218 f1ofun 1 1 c : 1 2 N + 1 1-1 onto 1 2 N + 1 Fun 1 1 c
219 194 218 syl φ c C Fun 1 1 c
220 ssun1 1 1 1 1 c
221 55 snid 1 1
222 55 dmsnop dom 1 1 = 1
223 221 222 eleqtrri 1 dom 1 1
224 funssfv Fun 1 1 c 1 1 1 1 c 1 dom 1 1 1 1 c 1 = 1 1 1
225 220 223 224 mp3an23 Fun 1 1 c 1 1 c 1 = 1 1 1
226 219 225 syl φ c C 1 1 c 1 = 1 1 1
227 55 55 fvsn 1 1 1 = 1
228 226 227 eqtrdi φ c C 1 1 c 1 = 1
229 215 217 228 3netr4d φ c C F 1 1 1 c 1
230 elsni y 1 y = 1
231 230 fveq2d y 1 F y = F 1
232 230 fveq2d y 1 1 1 c y = 1 1 c 1
233 231 232 neeq12d y 1 F y 1 1 c y F 1 1 1 c 1
234 229 233 syl5ibrcom φ c C y 1 F y 1 1 c y
235 234 imp φ c C y 1 F y 1 1 c y
236 219 adantr φ c C y 2 N + 1 Fun 1 1 c
237 ssun2 c 1 1 c
238 237 a1i φ c C y 2 N + 1 c 1 1 c
239 f1odm c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 dom c = 2 N + 1
240 191 239 syl φ c C dom c = 2 N + 1
241 240 eleq2d φ c C y dom c y 2 N + 1
242 241 biimpar φ c C y 2 N + 1 y dom c
243 funssfv Fun 1 1 c c 1 1 c y dom c 1 1 c y = c y
244 236 238 242 243 syl3anc φ c C y 2 N + 1 1 1 c y = c y
245 f1of c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 c : 2 N + 1 2 N + 1
246 191 245 syl φ c C c : 2 N + 1 2 N + 1
247 5 adantr φ c C M 2 N + 1
248 246 247 ffvelcdmd φ c C c M 2 N + 1
249 nelne2 c M 2 N + 1 ¬ 1 2 N + 1 c M 1
250 248 101 249 sylancl φ c C c M 1
251 250 adantr φ c C y 2 N + 1 c M 1
252 72 ad2antrr φ c C y 2 N + 1 F M = 1
253 251 252 neeqtrrd φ c C y 2 N + 1 c M F M
254 fveq2 y = M c y = c M
255 254 130 neeq12d y = M c y F y c M F M
256 253 255 syl5ibrcom φ c C y 2 N + 1 y = M c y F y
257 190 simprd φ c C y 2 N + 1 c y y
258 257 r19.21bi φ c C y 2 N + 1 c y y
259 258 adantrr φ c C y 2 N + 1 y M c y y
260 145 adantlr φ c C y 2 N + 1 y M F y = y
261 259 260 neeqtrrd φ c C y 2 N + 1 y M c y F y
262 261 expr φ c C y 2 N + 1 y M c y F y
263 256 262 pm2.61dne φ c C y 2 N + 1 c y F y
264 244 263 eqnetrd φ c C y 2 N + 1 1 1 c y F y
265 264 necomd φ c C y 2 N + 1 F y 1 1 c y
266 235 265 jaodan φ c C y 1 y 2 N + 1 F y 1 1 c y
267 212 266 syldan φ c C y 1 N + 1 F y 1 1 c y
268 207 267 eqnetrd φ c C y 1 N + 1 F -1 y 1 1 c y
269 24 adantr φ c C F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
270 204 ffvelcdmda φ c C y 1 N + 1 1 1 c y 1 N + 1
271 f1ocnvfv F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1 1 c y 1 N + 1 F 1 1 c y = y F -1 y = 1 1 c y
272 269 270 271 syl2an2r φ c C y 1 N + 1 F 1 1 c y = y F -1 y = 1 1 c y
273 272 necon3d φ c C y 1 N + 1 F -1 y 1 1 c y F 1 1 c y y
274 268 273 mpd φ c C y 1 N + 1 F 1 1 c y y
275 206 274 eqnetrd φ c C y 1 N + 1 F 1 1 c y y
276 275 ralrimiva φ c C y 1 N + 1 F 1 1 c y y
277 snex 1 1 V
278 277 183 unex 1 1 c V
279 171 278 coex F 1 1 c V
280 f1oeq1 f = F 1 1 c f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
281 fveq1 f = F 1 1 c f y = F 1 1 c y
282 281 neeq1d f = F 1 1 c f y y F 1 1 c y y
283 282 ralbidv f = F 1 1 c y 1 N + 1 f y y y 1 N + 1 F 1 1 c y y
284 280 283 anbi12d f = F 1 1 c f : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 f y y F 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 F 1 1 c y y
285 279 284 3 elab2 F 1 1 c A F 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 y 1 N + 1 F 1 1 c y y
286 202 276 285 sylanbrc φ c C F 1 1 c A
287 62 adantr φ c C 1 1 N + 1
288 204 287 fvco3d φ c C F 1 1 c 1 = F 1 1 c 1
289 228 fveq2d φ c C F 1 1 c 1 = F 1
290 288 289 217 3eqtrd φ c C F 1 1 c 1 = M
291 119 5 sselid φ M 1 N + 1
292 291 adantr φ c C M 1 N + 1
293 204 292 fvco3d φ c C F 1 1 c M = F 1 1 c M
294 237 a1i φ c C c 1 1 c
295 247 240 eleqtrrd φ c C M dom c
296 funssfv Fun 1 1 c c 1 1 c M dom c 1 1 c M = c M
297 219 294 295 296 syl3anc φ c C 1 1 c M = c M
298 297 fveq2d φ c C F 1 1 c M = F c M
299 293 298 eqtrd φ c C F 1 1 c M = F c M
300 123 fveq1d φ F -1 1 = F 1
301 300 216 eqtrd φ F -1 1 = M
302 301 adantr φ c C F -1 1 = M
303 id y = M y = M
304 254 303 neeq12d y = M c y y c M M
305 304 257 247 rspcdva φ c C c M M
306 305 necomd φ c C M c M
307 302 306 eqnetrd φ c C F -1 1 c M
308 119 248 sselid φ c C c M 1 N + 1
309 f1ocnvfv F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 c M 1 N + 1 F c M = 1 F -1 1 = c M
310 24 308 309 syl2an2r φ c C F c M = 1 F -1 1 = c M
311 310 necon3d φ c C F -1 1 c M F c M 1
312 307 311 mpd φ c C F c M 1
313 299 312 eqnetrd φ c C F 1 1 c M 1
314 290 313 jca φ c C F 1 1 c 1 = M F 1 1 c M 1
315 fveq1 g = F 1 1 c g 1 = F 1 1 c 1
316 315 eqeq1d g = F 1 1 c g 1 = M F 1 1 c 1 = M
317 fveq1 g = F 1 1 c g M = F 1 1 c M
318 317 neeq1d g = F 1 1 c g M 1 F 1 1 c M 1
319 316 318 anbi12d g = F 1 1 c g 1 = M g M 1 F 1 1 c 1 = M F 1 1 c M 1
320 319 8 elrab2 F 1 1 c B F 1 1 c A F 1 1 c 1 = M F 1 1 c M 1
321 286 314 320 sylanbrc φ c C F 1 1 c B
322 24 adantr φ b B c C F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
323 f1of1 F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F : 1 N + 1 1-1 1 N + 1
324 322 323 syl φ b B c C F : 1 N + 1 1-1 1 N + 1
325 f1of F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F : 1 N + 1 1 N + 1
326 322 325 syl φ b B c C F : 1 N + 1 1 N + 1
327 67 adantrr φ b B c C b : 1 N + 1 1 N + 1
328 326 327 fcod φ b B c C F b : 1 N + 1 1 N + 1
329 204 adantrl φ b B c C 1 1 c : 1 N + 1 1 N + 1
330 cocan1 F : 1 N + 1 1-1 1 N + 1 F b : 1 N + 1 1 N + 1 1 1 c : 1 N + 1 1 N + 1 F F b = F 1 1 c F b = 1 1 c
331 324 328 329 330 syl3anc φ b B c C F F b = F 1 1 c F b = 1 1 c
332 coass F F b = F F b
333 123 coeq1d φ F -1 F = F F
334 f1ococnv1 F : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 F -1 F = I 1 N + 1
335 24 334 syl φ F -1 F = I 1 N + 1
336 333 335 eqtr3d φ F F = I 1 N + 1
337 336 adantr φ b B c C F F = I 1 N + 1
338 337 coeq1d φ b B c C F F b = I 1 N + 1 b
339 fcoi2 b : 1 N + 1 1 N + 1 I 1 N + 1 b = b
340 327 339 syl φ b B c C I 1 N + 1 b = b
341 338 340 eqtrd φ b B c C F F b = b
342 332 341 eqtr3id φ b B c C F F b = b
343 342 eqeq1d φ b B c C F F b = F 1 1 c b = F 1 1 c
344 74 adantrr φ b B c C F b 1 = 1
345 228 adantrl φ b B c C 1 1 c 1 = 1
346 344 345 eqtr4d φ b B c C F b 1 = 1 1 c 1
347 fveq2 y = 1 F b y = F b 1
348 fveq2 y = 1 1 1 c y = 1 1 c 1
349 347 348 eqeq12d y = 1 F b y = 1 1 c y F b 1 = 1 1 c 1
350 55 349 ralsn y 1 F b y = 1 1 c y F b 1 = 1 1 c 1
351 346 350 sylibr φ b B c C y 1 F b y = 1 1 c y
352 351 biantrurd φ b B c C y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y y 1 F b y = 1 1 c y y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y
353 ralunb y 1 2 N + 1 F b y = 1 1 c y y 1 F b y = 1 1 c y y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y
354 352 353 bitr4di φ b B c C y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y y 1 2 N + 1 F b y = 1 1 c y
355 176 adantl φ b B c C y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = F b y
356 355 eqcomd φ b B c C y 2 N + 1 F b y = F b 2 N + 1 y
357 244 adantlrl φ b B c C y 2 N + 1 1 1 c y = c y
358 356 357 eqeq12d φ b B c C y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y F b 2 N + 1 y = c y
359 358 ralbidva φ b B c C y 2 N + 1 F b y = 1 1 c y y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = c y
360 92 adantr φ b B c C 1 2 N + 1 = 1 N + 1
361 360 raleqdv φ b B c C y 1 2 N + 1 F b y = 1 1 c y y 1 N + 1 F b y = 1 1 c y
362 354 359 361 3bitr3rd φ b B c C y 1 N + 1 F b y = 1 1 c y y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = c y
363 57 adantrr φ b B c C F b Fn 1 N + 1
364 200 adantrl φ b B c C 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1
365 f1ofn 1 1 c : 1 N + 1 1-1 onto 1 N + 1 1 1 c Fn 1 N + 1
366 364 365 syl φ b B c C 1 1 c Fn 1 N + 1
367 eqfnfv F b Fn 1 N + 1 1 1 c Fn 1 N + 1 F b = 1 1 c y 1 N + 1 F b y = 1 1 c y
368 363 366 367 syl2anc φ b B c C F b = 1 1 c y 1 N + 1 F b y = 1 1 c y
369 fnssres F b Fn 1 N + 1 2 N + 1 1 N + 1 F b 2 N + 1 Fn 2 N + 1
370 363 119 369 sylancl φ b B c C F b 2 N + 1 Fn 2 N + 1
371 191 adantrl φ b B c C c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1
372 f1ofn c : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 c Fn 2 N + 1
373 371 372 syl φ b B c C c Fn 2 N + 1
374 eqfnfv F b 2 N + 1 Fn 2 N + 1 c Fn 2 N + 1 F b 2 N + 1 = c y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = c y
375 370 373 374 syl2anc φ b B c C F b 2 N + 1 = c y 2 N + 1 F b 2 N + 1 y = c y
376 362 368 375 3bitr4d φ b B c C F b = 1 1 c F b 2 N + 1 = c
377 eqcom F b 2 N + 1 = c c = F b 2 N + 1
378 376 377 bitrdi φ b B c C F b = 1 1 c c = F b 2 N + 1
379 331 343 378 3bitr3d φ b B c C b = F 1 1 c c = F b 2 N + 1
380 20 182 321 379 f1o2d φ b B F b 2 N + 1 : B 1-1 onto C
381 19 380 hasheqf1od φ B = C
382 1 2 derangen2 2 N + 1 Fin D 2 N + 1 = S 2 N + 1
383 1 derangval 2 N + 1 Fin D 2 N + 1 = f | f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y
384 10 fveq2i C = f | f : 2 N + 1 1-1 onto 2 N + 1 y 2 N + 1 f y y
385 383 384 eqtr4di 2 N + 1 Fin D 2 N + 1 = C
386 382 385 eqtr3d 2 N + 1 Fin S 2 N + 1 = C
387 163 386 ax-mp S 2 N + 1 = C
388 4 59 eleqtrdi φ N 1
389 eluzp1p1 N 1 N + 1 1 + 1
390 388 389 syl φ N + 1 1 + 1
391 df-2 2 = 1 + 1
392 391 fveq2i 2 = 1 + 1
393 390 392 eleqtrrdi φ N + 1 2
394 hashfz N + 1 2 2 N + 1 = N + 1 - 2 + 1
395 393 394 syl φ 2 N + 1 = N + 1 - 2 + 1
396 58 nncnd φ N + 1
397 2cnd φ 2
398 1cnd φ 1
399 396 397 398 subsubd φ N + 1 - 2 1 = N + 1 - 2 + 1
400 2m1e1 2 1 = 1
401 400 oveq2i N + 1 - 2 1 = N + 1 - 1
402 4 nncnd φ N
403 ax-1cn 1
404 pncan N 1 N + 1 - 1 = N
405 402 403 404 sylancl φ N + 1 - 1 = N
406 401 405 eqtrid φ N + 1 - 2 1 = N
407 395 399 406 3eqtr2d φ 2 N + 1 = N
408 407 fveq2d φ S 2 N + 1 = S N
409 387 408 eqtr3id φ C = S N
410 381 409 eqtrd φ B = S N