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Theorem xpdifid

Description: The set of distinct couples in a Cartesian product. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-May-2019)

Ref Expression
Assertion xpdifid xAx×Bx=A×BI

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elxp px×Bxijp=ijixjBx
2 1 rexbii xApx×BxxAijp=ijixjBx
3 rexcom4 xAijp=ijixjBxixAjp=ijixjBx
4 rexcom4 xAjp=ijixjBxjxAp=ijixjBx
5 4 exbii ixAjp=ijixjBxijxAp=ijixjBx
6 2 3 5 3bitri xApx×BxijxAp=ijixjBx
7 eliun pxAx×BxxApx×Bx
8 eldif ijA×BIijA×B¬ijI
9 opelxp ijA×BiAjB
10 df-br iIjijI
11 vex jV
12 11 ideq iIji=j
13 10 12 bitr3i ijIi=j
14 13 necon3bbii ¬ijIij
15 9 14 anbi12i ijA×B¬ijIiAjBij
16 8 15 bitri ijA×BIiAjBij
17 16 anbi2i p=ijijA×BIp=ijiAjBij
18 17 2exbii ijp=ijijA×BIijp=ijiAjBij
19 eldifi pA×BIpA×B
20 elxpi pA×Bijp=ijiAjB
21 simpl p=ijiAjBp=ij
22 21 2eximi ijp=ijiAjBijp=ij
23 19 20 22 3syl pA×BIijp=ij
24 23 ancli pA×BIpA×BIijp=ij
25 19.42vv ijpA×BIp=ijpA×BIijp=ij
26 24 25 sylibr pA×BIijpA×BIp=ij
27 ancom pA×BIp=ijp=ijpA×BI
28 eleq1 p=ijpA×BIijA×BI
29 28 adantl pA×BIp=ijpA×BIijA×BI
30 29 pm5.32da pA×BIp=ijpA×BIp=ijijA×BI
31 27 30 bitrid pA×BIpA×BIp=ijp=ijijA×BI
32 31 2exbidv pA×BIijpA×BIp=ijijp=ijijA×BI
33 26 32 mpbid pA×BIijp=ijijA×BI
34 28 biimpar p=ijijA×BIpA×BI
35 34 exlimivv ijp=ijijA×BIpA×BI
36 33 35 impbii pA×BIijp=ijijA×BI
37 r19.42v xAp=ijixjBxp=ijxAixjBx
38 simprl yAiyjByiy
39 velsn iyi=y
40 38 39 sylib yAiyjByi=y
41 simpl yAiyjByyA
42 40 41 eqeltrd yAiyjByiA
43 simprr yAiyjByjBy
44 43 eldifad yAiyjByjB
45 43 eldifbd yAiyjBy¬jy
46 velsn jyj=y
47 46 necon3bbii ¬jyjy
48 45 47 sylib yAiyjByjy
49 48 necomd yAiyjByyj
50 40 49 eqnetrd yAiyjByij
51 42 44 50 jca31 yAiyjByiAjBij
52 51 adantll xAixjBxyAiyjByiAjBij
53 sneq x=yx=y
54 53 eleq2d x=yixiy
55 53 difeq2d x=yBx=By
56 55 eleq2d x=yjBxjBy
57 54 56 anbi12d x=yixjBxiyjBy
58 57 cbvrexvw xAixjBxyAiyjBy
59 58 biimpi xAixjBxyAiyjBy
60 52 59 r19.29a xAixjBxiAjBij
61 simpll iAjBijiA
62 vsnid ii
63 62 a1i iAjBijii
64 simplr iAjBijjB
65 simpr iAjBijij
66 65 necomd iAjBijji
67 velsn jij=i
68 67 necon3bbii ¬jiji
69 66 68 sylibr iAjBij¬ji
70 64 69 eldifd iAjBijjBi
71 sneq x=ix=i
72 71 eleq2d x=iixii
73 71 difeq2d x=iBx=Bi
74 73 eleq2d x=ijBxjBi
75 72 74 anbi12d x=iixjBxiijBi
76 75 rspcev iAiijBixAixjBx
77 61 63 70 76 syl12anc iAjBijxAixjBx
78 60 77 impbii xAixjBxiAjBij
79 78 anbi2i p=ijxAixjBxp=ijiAjBij
80 37 79 bitri xAp=ijixjBxp=ijiAjBij
81 80 2exbii ijxAp=ijixjBxijp=ijiAjBij
82 18 36 81 3bitr4i pA×BIijxAp=ijixjBx
83 6 7 82 3bitr4i pxAx×BxpA×BI
84 83 eqriv xAx×Bx=A×BI