Metamath Proof Explorer


Theorem injresinj

Description: A function whose restriction is injective and the values of the remaining arguments are different from all other values is injective itself. (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Oct-2017)

Ref Expression
Assertion injresinj ⊢ K ∈ ℕ 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fzo0ss1 ⊢ 1 ..^ K ⊆ 0 ..^ K
2 fzossfz ⊢ 0 ..^ K ⊆ 0 … K
3 1 2 sstri ⊢ 1 ..^ K ⊆ 0 … K
4 fssres ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ 1 ..^ K ⊆ 0 … K → F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V
5 3 4 mpan2 ⊢ F : 0 … K ⟶ V → F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V
6 5 biantrud ⊢ F : 0 … K ⟶ V → Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ↔ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V
7 ancom ⊢ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V ↔ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1
8 df-f1 ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ↔ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1
9 7 8 bitr4i ⊢ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V ↔ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V
10 6 9 bitrdi ⊢ F : 0 … K ⟶ V → Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ↔ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V
11 simp-4r ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F : 0 … K ⟶ V
12 dff13 ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ↔ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ V ∧ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w
13 fveqeq2 ⊢ v = x → F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w ↔ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w
14 equequ1 ⊢ v = x → v = w ↔ x = w
15 13 14 imbi12d ⊢ v = x → F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w ↔ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → x = w
16 fveq2 ⊢ w = y → F ↾ 1 ..^ K ⁡ w = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y
17 16 eqeq2d ⊢ w = y → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w ↔ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y
18 equequ2 ⊢ w = y → x = w ↔ x = y
19 17 18 imbi12d ⊢ w = y → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → x = w ↔ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y
20 15 19 rspc2va ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ∧ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y
21 fvres ⊢ x ∈ 1 ..^ K → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ⁡ x
22 21 eqcomd ⊢ x ∈ 1 ..^ K → F ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ x
23 fvres ⊢ y ∈ 1 ..^ K → F ↾ 1 ..^ K ⁡ y = F ⁡ y
24 23 eqcomd ⊢ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ y = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y
25 22 24 eqeqan12d ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ x = F ⁡ y ↔ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y
26 25 biimpd ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ x = F ⁡ y → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y
27 26 imim1d ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
28 27 imp ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ∧ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
29 28 2a1d ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ∧ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
30 29 2a1d ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ∧ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
31 30 expcom ⊢ F ↾ 1 ..^ K ⁡ x = F ↾ 1 ..^ K ⁡ y → x = y → x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
32 20 31 syl ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ∧ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
33 32 ex ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
34 33 pm2.43a ⊢ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
35 ianor ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K ↔ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∨ ¬ y ∈ 1 ..^ K
36 eqcom ⊢ F ⁡ x = F ⁡ y ↔ F ⁡ y = F ⁡ x
37 injresinjlem ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ y = F ⁡ x → y = x
38 37 imp ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ y = F ⁡ x → y = x
39 38 imp41 ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ ∧ y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ y = F ⁡ x → y = x
40 eqcom ⊢ y = x ↔ x = y
41 39 40 imbitrdi ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ ∧ y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ y = F ⁡ x → x = y
42 36 41 biimtrid ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ ∧ y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
43 42 ex ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → y ∈ 0 … K ∧ x ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
44 43 ancomsd ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
45 44 exp41 ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
46 injresinjlem ⊢ ¬ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
47 45 46 jaoi ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∨ ¬ y ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
48 47 a1d ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∨ ¬ y ∈ 1 ..^ K → ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
49 35 48 sylbi ⊢ ¬ x ∈ 1 ..^ K ∧ y ∈ 1 ..^ K → ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
50 34 49 pm2.61i ⊢ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
51 50 imp41 ⊢ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → x ∈ 0 … K ∧ y ∈ 0 … K → F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
52 51 ralrimivv ⊢ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
53 52 exp41 ⊢ ∀ v ∈ 1 ..^ K ∀ w ∈ 1 ..^ K F ↾ 1 ..^ K ⁡ v = F ↾ 1 ..^ K ⁡ w → v = w → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
54 12 53 simplbiim ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
55 54 com13 ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
56 55 ex ⊢ F : 0 … K ⟶ V → K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
57 56 com24 ⊢ F : 0 … K ⟶ V → F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
58 57 impcom ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
59 58 imp41 ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
60 dff13 ⊢ F : 0 … K ⟶ 1-1 V ↔ F : 0 … K ⟶ V ∧ ∀ x ∈ 0 … K ∀ y ∈ 0 … K F ⁡ x = F ⁡ y → x = y
61 11 59 60 sylanbrc ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F : 0 … K ⟶ 1-1 V
62 11 biantrurd ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1 ↔ F : 0 … K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F -1
63 df-f1 ⊢ F : 0 … K ⟶ 1-1 V ↔ F : 0 … K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F -1
64 62 63 bitr4di ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1 ↔ F : 0 … K ⟶ 1-1 V
65 61 64 mpbird ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 ∧ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
66 65 ex ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V ∧ F : 0 … K ⟶ V ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
67 66 exp41 ⊢ F ↾ 1 ..^ K : 1 ..^ K ⟶ 1-1 V → F : 0 … K ⟶ V → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
68 10 67 biimtrdi ⊢ F : 0 … K ⟶ V → Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 → F : 0 … K ⟶ V → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
69 68 pm2.43a ⊢ F : 0 … K ⟶ V → Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
70 69 3imp ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1
71 70 com12 ⊢ K ∈ ℕ 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ Fun ⁡ F ↾ 1 ..^ K -1 ∧ F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Fun ⁡ F -1