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Theorem indf1ofs

Description: The bijection between finite subsets and the indicator functions with finite support. (Contributed by Thierry Arnoux, 22-Aug-2017)

Ref Expression
Assertion indf1ofs ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 indf1o ⊢ O ∈ V → 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 onto 0 1 O
2 f1of1 ⊢ 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 onto 0 1 O → 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 0 1 O
3 1 2 syl ⊢ O ∈ V → 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 0 1 O
4 inss1 ⊢ 𝒫 O ∩ Fin ⊆ 𝒫 O
5 f1ores ⊢ 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 0 1 O ∧ 𝒫 O ∩ Fin ⊆ 𝒫 O → 𝟙 O ↾ 𝒫 O ∩ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin
6 3 4 5 sylancl ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ 𝒫 O ∩ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin
7 resres ⊢ 𝟙 O ↾ 𝒫 O ↾ Fin = 𝟙 O ↾ 𝒫 O ∩ Fin
8 f1ofn ⊢ 𝟙 O : 𝒫 O ⟶ 1-1 onto 0 1 O → 𝟙 O Fn 𝒫 O
9 fnresdm ⊢ 𝟙 O Fn 𝒫 O → 𝟙 O ↾ 𝒫 O = 𝟙 O
10 1 8 9 3syl ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ 𝒫 O = 𝟙 O
11 10 reseq1d ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ 𝒫 O ↾ Fin = 𝟙 O ↾ Fin
12 7 11 eqtr3id ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ 𝒫 O ∩ Fin = 𝟙 O ↾ Fin
13 eqidd ⊢ O ∈ V → 𝒫 O ∩ Fin = 𝒫 O ∩ Fin
14 simpll ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → O ∈ V
15 simpr ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → a ∈ 𝒫 O ∩ Fin
16 4 15 sselid ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → a ∈ 𝒫 O
17 16 elpwid ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → a ⊆ O
18 indf ⊢ O ∈ V ∧ a ⊆ O → 𝟙 O ⁡ a : O ⟶ 0 1
19 17 18 syldan ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → 𝟙 O ⁡ a : O ⟶ 0 1
20 19 adantr ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a : O ⟶ 0 1
21 simpr ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a = g
22 21 feq1d ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a : O ⟶ 0 1 ↔ g : O ⟶ 0 1
23 20 22 mpbid ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → g : O ⟶ 0 1
24 prex ⊢ 0 1 ∈ V
25 elmapg ⊢ 0 1 ∈ V ∧ O ∈ V → g ∈ 0 1 O ↔ g : O ⟶ 0 1
26 24 25 mpan ⊢ O ∈ V → g ∈ 0 1 O ↔ g : O ⟶ 0 1
27 26 biimpar ⊢ O ∈ V ∧ g : O ⟶ 0 1 → g ∈ 0 1 O
28 14 23 27 syl2anc ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → g ∈ 0 1 O
29 21 cnveqd ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a -1 = g -1
30 29 imaeq1d ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a -1 1 = g -1 1
31 indpi1 ⊢ O ∈ V ∧ a ⊆ O → 𝟙 O ⁡ a -1 1 = a
32 17 31 syldan ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → 𝟙 O ⁡ a -1 1 = a
33 inss2 ⊢ 𝒫 O ∩ Fin ⊆ Fin
34 33 15 sselid ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → a ∈ Fin
35 32 34 eqeltrd ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin → 𝟙 O ⁡ a -1 1 ∈ Fin
36 35 adantr ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → 𝟙 O ⁡ a -1 1 ∈ Fin
37 30 36 eqeltrrd ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → g -1 1 ∈ Fin
38 28 37 jca ⊢ O ∈ V ∧ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ a = g → g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin
39 38 rexlimdva2 ⊢ O ∈ V → ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g → g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin
40 cnvimass ⊢ g -1 1 ⊆ dom ⁡ g
41 26 biimpa ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O → g : O ⟶ 0 1
42 41 fdmd ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O → dom ⁡ g = O
43 42 adantrr ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → dom ⁡ g = O
44 40 43 sseqtrid ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → g -1 1 ⊆ O
45 simprr ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → g -1 1 ∈ Fin
46 elfpw ⊢ g -1 1 ∈ 𝒫 O ∩ Fin ↔ g -1 1 ⊆ O ∧ g -1 1 ∈ Fin
47 44 45 46 sylanbrc ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → g -1 1 ∈ 𝒫 O ∩ Fin
48 indpreima ⊢ O ∈ V ∧ g : O ⟶ 0 1 → g = 𝟙 O ⁡ g -1 1
49 48 eqcomd ⊢ O ∈ V ∧ g : O ⟶ 0 1 → 𝟙 O ⁡ g -1 1 = g
50 41 49 syldan ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O → 𝟙 O ⁡ g -1 1 = g
51 50 adantrr ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → 𝟙 O ⁡ g -1 1 = g
52 fveqeq2 ⊢ a = g -1 1 → 𝟙 O ⁡ a = g ↔ 𝟙 O ⁡ g -1 1 = g
53 52 rspcev ⊢ g -1 1 ∈ 𝒫 O ∩ Fin ∧ 𝟙 O ⁡ g -1 1 = g → ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g
54 47 51 53 syl2anc ⊢ O ∈ V ∧ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g
55 54 ex ⊢ O ∈ V → g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin → ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g
56 39 55 impbid ⊢ O ∈ V → ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g ↔ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin
57 1 8 syl ⊢ O ∈ V → 𝟙 O Fn 𝒫 O
58 fvelimab ⊢ 𝟙 O Fn 𝒫 O ∧ 𝒫 O ∩ Fin ⊆ 𝒫 O → g ∈ 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin ↔ ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g
59 57 4 58 sylancl ⊢ O ∈ V → g ∈ 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin ↔ ∃ a ∈ 𝒫 O ∩ Fin 𝟙 O ⁡ a = g
60 cnveq ⊢ f = g → f -1 = g -1
61 60 imaeq1d ⊢ f = g → f -1 1 = g -1 1
62 61 eleq1d ⊢ f = g → f -1 1 ∈ Fin ↔ g -1 1 ∈ Fin
63 62 elrab ⊢ g ∈ f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin ↔ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin
64 63 a1i ⊢ O ∈ V → g ∈ f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin ↔ g ∈ 0 1 O ∧ g -1 1 ∈ Fin
65 56 59 64 3bitr4d ⊢ O ∈ V → g ∈ 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin ↔ g ∈ f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin
66 65 eqrdv ⊢ O ∈ V → 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin = f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin
67 12 13 66 f1oeq123d ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ 𝒫 O ∩ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto 𝟙 O 𝒫 O ∩ Fin ↔ 𝟙 O ↾ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin
68 6 67 mpbid ⊢ O ∈ V → 𝟙 O ↾ Fin : 𝒫 O ∩ Fin ⟶ 1-1 onto f ∈ 0 1 O | f -1 1 ∈ Fin