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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 ⊢ ⋃ x ∈ A x × B ∖ x = A × B ∖ I

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elxp ⊢ p ∈ x × B ∖ x ↔ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
2 1 rexbii ⊢ ∃ x ∈ A p ∈ x × B ∖ x ↔ ∃ x ∈ A ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
3 rexcom4 ⊢ ∃ x ∈ A ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ ∃ i ∃ x ∈ A ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
4 rexcom4 ⊢ ∃ x ∈ A ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ ∃ j ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
5 4 exbii ⊢ ∃ i ∃ x ∈ A ∃ j p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ ∃ i ∃ j ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
6 2 3 5 3bitri ⊢ ∃ x ∈ A p ∈ x × B ∖ x ↔ ∃ i ∃ j ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
7 eliun ⊢ p ∈ ⋃ x ∈ A x × B ∖ x ↔ ∃ x ∈ A p ∈ x × B ∖ x
8 eldif ⊢ i j ∈ A × B ∖ I ↔ i j ∈ A × B ∧ ¬ i j ∈ I
9 opelxp ⊢ i j ∈ A × B ↔ i ∈ A ∧ j ∈ B
10 df-br ⊢ i I j ↔ i j ∈ I
11 vex ⊢ j ∈ V
12 11 ideq ⊢ i I j ↔ i = j
13 10 12 bitr3i ⊢ i j ∈ I ↔ i = j
14 13 necon3bbii ⊢ ¬ i j ∈ I ↔ i ≠ j
15 9 14 anbi12i ⊢ i j ∈ A × B ∧ ¬ i j ∈ I ↔ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
16 8 15 bitri ⊢ i j ∈ A × B ∖ I ↔ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
17 16 anbi2i ⊢ p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I ↔ p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
18 17 2exbii ⊢ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I ↔ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
19 eldifi ⊢ p ∈ A × B ∖ I → p ∈ A × B
20 elxpi ⊢ p ∈ A × B → ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B
21 simpl ⊢ p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B → p = i j
22 21 2eximi ⊢ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B → ∃ i ∃ j p = i j
23 19 20 22 3syl ⊢ p ∈ A × B ∖ I → ∃ i ∃ j p = i j
24 23 ancli ⊢ p ∈ A × B ∖ I → p ∈ A × B ∖ I ∧ ∃ i ∃ j p = i j
25 19.42vv ⊢ ∃ i ∃ j p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j ↔ p ∈ A × B ∖ I ∧ ∃ i ∃ j p = i j
26 24 25 sylibr ⊢ p ∈ A × B ∖ I → ∃ i ∃ j p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j
27 ancom ⊢ p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j ↔ p = i j ∧ p ∈ A × B ∖ I
28 eleq1 ⊢ p = i j → p ∈ A × B ∖ I ↔ i j ∈ A × B ∖ I
29 28 adantl ⊢ p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j → p ∈ A × B ∖ I ↔ i j ∈ A × B ∖ I
30 29 pm5.32da ⊢ p ∈ A × B ∖ I → p = i j ∧ p ∈ A × B ∖ I ↔ p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I
31 27 30 bitrid ⊢ p ∈ A × B ∖ I → p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j ↔ p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I
32 31 2exbidv ⊢ p ∈ A × B ∖ I → ∃ i ∃ j p ∈ A × B ∖ I ∧ p = i j ↔ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I
33 26 32 mpbid ⊢ p ∈ A × B ∖ I → ∃ i ∃ j p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I
34 28 biimpar ⊢ p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I → p ∈ A × B ∖ I
35 34 exlimivv ⊢ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I → p ∈ A × B ∖ I
36 33 35 impbii ⊢ p ∈ A × B ∖ I ↔ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i j ∈ A × B ∖ I
37 r19.42v ⊢ ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ p = i j ∧ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
38 simprl ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i ∈ y
39 velsn ⊢ i ∈ y ↔ i = y
40 38 39 sylib ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i = y
41 simpl ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → y ∈ A
42 40 41 eqeltrd ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i ∈ A
43 simprr ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → j ∈ B ∖ y
44 43 eldifad ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → j ∈ B
45 43 eldifbd ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → ¬ j ∈ y
46 velsn ⊢ j ∈ y ↔ j = y
47 46 necon3bbii ⊢ ¬ j ∈ y ↔ j ≠ y
48 45 47 sylib ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → j ≠ y
49 48 necomd ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → y ≠ j
50 40 49 eqnetrd ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i ≠ j
51 42 44 50 jca31 ⊢ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
52 51 adantll ⊢ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ∧ y ∈ A ∧ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y → i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
53 sneq ⊢ x = y → x = y
54 53 eleq2d ⊢ x = y → i ∈ x ↔ i ∈ y
55 53 difeq2d ⊢ x = y → B ∖ x = B ∖ y
56 55 eleq2d ⊢ x = y → j ∈ B ∖ x ↔ j ∈ B ∖ y
57 54 56 anbi12d ⊢ x = y → i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y
58 57 cbvrexvw ⊢ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ ∃ y ∈ A i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y
59 58 biimpi ⊢ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x → ∃ y ∈ A i ∈ y ∧ j ∈ B ∖ y
60 52 59 r19.29a ⊢ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x → i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
61 simpll ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → i ∈ A
62 vsnid ⊢ i ∈ i
63 62 a1i ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → i ∈ i
64 simplr ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → j ∈ B
65 simpr ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → i ≠ j
66 65 necomd ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → j ≠ i
67 velsn ⊢ j ∈ i ↔ j = i
68 67 necon3bbii ⊢ ¬ j ∈ i ↔ j ≠ i
69 66 68 sylibr ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → ¬ j ∈ i
70 64 69 eldifd ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → j ∈ B ∖ i
71 sneq ⊢ x = i → x = i
72 71 eleq2d ⊢ x = i → i ∈ x ↔ i ∈ i
73 71 difeq2d ⊢ x = i → B ∖ x = B ∖ i
74 73 eleq2d ⊢ x = i → j ∈ B ∖ x ↔ j ∈ B ∖ i
75 72 74 anbi12d ⊢ x = i → i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ i ∈ i ∧ j ∈ B ∖ i
76 75 rspcev ⊢ i ∈ A ∧ i ∈ i ∧ j ∈ B ∖ i → ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
77 61 63 70 76 syl12anc ⊢ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j → ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
78 60 77 impbii ⊢ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
79 78 anbi2i ⊢ p = i j ∧ ∃ x ∈ A i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
80 37 79 bitri ⊢ ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
81 80 2exbii ⊢ ∃ i ∃ j ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x ↔ ∃ i ∃ j p = i j ∧ i ∈ A ∧ j ∈ B ∧ i ≠ j
82 18 36 81 3bitr4i ⊢ p ∈ A × B ∖ I ↔ ∃ i ∃ j ∃ x ∈ A p = i j ∧ i ∈ x ∧ j ∈ B ∖ x
83 6 7 82 3bitr4i ⊢ p ∈ ⋃ x ∈ A x × B ∖ x ↔ p ∈ A × B ∖ I
84 83 eqriv ⊢ ⋃ x ∈ A x × B ∖ x = A × B ∖ I