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Theorem f1oiso

Description: Any one-to-one onto function determines an isomorphism with an induced relation S . Proposition 6.33 of TakeutiZaring p. 34. (Contributed by NM, 30-Apr-2004)

Ref Expression
Assertion f1oiso ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → H Isom R , S A B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simpl ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → H : A ⟶ 1-1 onto B
2 f1of1 ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B → H : A ⟶ 1-1 B
3 df-br ⊢ H ⁡ v S H ⁡ u ↔ H ⁡ v H ⁡ u ∈ S
4 eleq2 ⊢ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → H ⁡ v H ⁡ u ∈ S ↔ H ⁡ v H ⁡ u ∈ z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y
5 fvex ⊢ H ⁡ v ∈ V
6 fvex ⊢ H ⁡ u ∈ V
7 eqeq1 ⊢ z = H ⁡ v → z = H ⁡ x ↔ H ⁡ v = H ⁡ x
8 7 anbi1d ⊢ z = H ⁡ v → z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ↔ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y
9 8 anbi1d ⊢ z = H ⁡ v → z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y
10 9 2rexbidv ⊢ z = H ⁡ v → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y
11 eqeq1 ⊢ w = H ⁡ u → w = H ⁡ y ↔ H ⁡ u = H ⁡ y
12 11 anbi2d ⊢ w = H ⁡ u → H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ↔ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y
13 12 anbi1d ⊢ w = H ⁡ u → H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
14 13 2rexbidv ⊢ w = H ⁡ u → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
15 5 6 10 14 opelopab ⊢ H ⁡ v H ⁡ u ∈ z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
16 anass ⊢ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
17 f1fveq ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → H ⁡ v = H ⁡ x ↔ v = x
18 equcom ⊢ v = x ↔ x = v
19 17 18 bitrdi ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → H ⁡ v = H ⁡ x ↔ x = v
20 19 anassrs ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → H ⁡ v = H ⁡ x ↔ x = v
21 20 anbi1d ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ x = v ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
22 16 21 bitrid ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ x = v ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
23 22 rexbidv ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ y ∈ A x = v ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
24 r19.42v ⊢ ∃ y ∈ A x = v ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ x = v ∧ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
25 23 24 bitrdi ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ x ∈ A → ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ x = v ∧ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
26 25 rexbidva ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ x ∈ A x = v ∧ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y
27 breq1 ⊢ x = v → x R y ↔ v R y
28 27 anbi2d ⊢ x = v → H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y
29 28 rexbidv ⊢ x = v → ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y
30 29 ceqsrexv ⊢ v ∈ A → ∃ x ∈ A x = v ∧ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y
31 30 adantl ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A → ∃ x ∈ A x = v ∧ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y
32 26 31 bitrd ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y
33 f1fveq ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A ∧ y ∈ A → H ⁡ u = H ⁡ y ↔ u = y
34 equcom ⊢ u = y ↔ y = u
35 33 34 bitrdi ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A ∧ y ∈ A → H ⁡ u = H ⁡ y ↔ y = u
36 35 anassrs ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A ∧ y ∈ A → H ⁡ u = H ⁡ y ↔ y = u
37 36 anbi1d ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A ∧ y ∈ A → H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y ↔ y = u ∧ v R y
38 37 rexbidva ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A → ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y ↔ ∃ y ∈ A y = u ∧ v R y
39 breq2 ⊢ y = u → v R y ↔ v R u
40 39 ceqsrexv ⊢ u ∈ A → ∃ y ∈ A y = u ∧ v R y ↔ v R u
41 40 adantl ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A → ∃ y ∈ A y = u ∧ v R y ↔ v R u
42 38 41 bitrd ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A → ∃ y ∈ A H ⁡ u = H ⁡ y ∧ v R y ↔ v R u
43 32 42 sylan9bb ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ H : A ⟶ 1-1 B ∧ u ∈ A → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ v R u
44 43 anandis ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ u ∈ A → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A H ⁡ v = H ⁡ x ∧ H ⁡ u = H ⁡ y ∧ x R y ↔ v R u
45 15 44 bitrid ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ u ∈ A → H ⁡ v H ⁡ u ∈ z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ↔ v R u
46 4 45 sylan9bbr ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ v ∈ A ∧ u ∈ A ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → H ⁡ v H ⁡ u ∈ S ↔ v R u
47 46 an32s ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ∧ v ∈ A ∧ u ∈ A → H ⁡ v H ⁡ u ∈ S ↔ v R u
48 3 47 bitr2id ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y ∧ v ∈ A ∧ u ∈ A → v R u ↔ H ⁡ v S H ⁡ u
49 48 ralrimivva ⊢ H : A ⟶ 1-1 B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → ∀ v ∈ A ∀ u ∈ A v R u ↔ H ⁡ v S H ⁡ u
50 2 49 sylan ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → ∀ v ∈ A ∀ u ∈ A v R u ↔ H ⁡ v S H ⁡ u
51 df-isom ⊢ H Isom R , S A B ↔ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ ∀ v ∈ A ∀ u ∈ A v R u ↔ H ⁡ v S H ⁡ u
52 1 50 51 sylanbrc ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ S = z w | ∃ x ∈ A ∃ y ∈ A z = H ⁡ x ∧ w = H ⁡ y ∧ x R y → H Isom R , S A B