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Theorem injresinjlem

Description: Lemma for injresinj . (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Oct-2017) (Proof shortened by AV, 14-Feb-2021) (Revised by Thierry Arnoux, 23-Dec-2021)

Ref Expression
Assertion 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

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elfznelfzo ⊢ Y ∈ 0 … K ∧ ¬ Y ∈ 1 ..^ K → Y = 0 ∨ Y = K
2 fvinim0ffz ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ ↔ F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K
3 df-nel ⊢ F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ↔ ¬ F ⁡ 0 ∈ F 1 ..^ K
4 fveq2 ⊢ 0 = Y → F ⁡ 0 = F ⁡ Y
5 4 eqcoms ⊢ Y = 0 → F ⁡ 0 = F ⁡ Y
6 5 eleq1d ⊢ Y = 0 → F ⁡ 0 ∈ F 1 ..^ K ↔ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
7 6 notbid ⊢ Y = 0 → ¬ F ⁡ 0 ∈ F 1 ..^ K ↔ ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
8 7 biimpd ⊢ Y = 0 → ¬ F ⁡ 0 ∈ F 1 ..^ K → ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
9 ffn ⊢ F : 0 … K ⟶ V → F Fn 0 … K
10 1eluzge0 ⊢ 1 ∈ ℤ ≥ 0
11 fzoss1 ⊢ 1 ∈ ℤ ≥ 0 → 1 ..^ K ⊆ 0 ..^ K
12 10 11 mp1i ⊢ K ∈ ℕ 0 → 1 ..^ K ⊆ 0 ..^ K
13 fzossfz ⊢ 0 ..^ K ⊆ 0 … K
14 12 13 sstrdi ⊢ K ∈ ℕ 0 → 1 ..^ K ⊆ 0 … K
15 fvelimab ⊢ F Fn 0 … K ∧ 1 ..^ K ⊆ 0 … K → F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K ↔ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y
16 9 14 15 syl2an ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K ↔ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y
17 16 notbid ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K ↔ ¬ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y
18 ralnex ⊢ ∀ z ∈ 1 ..^ K ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y ↔ ¬ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y
19 fveqeq2 ⊢ z = X → F ⁡ z = F ⁡ Y ↔ F ⁡ X = F ⁡ Y
20 19 notbid ⊢ z = X → ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y ↔ ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y
21 20 rspcva ⊢ X ∈ 1 ..^ K ∧ ∀ z ∈ 1 ..^ K ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y → ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y
22 pm2.21 ⊢ ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
23 22 a1d ⊢ ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
24 23 2a1d ⊢ ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
25 21 24 syl ⊢ X ∈ 1 ..^ K ∧ ∀ z ∈ 1 ..^ K ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
26 25 expcom ⊢ ∀ z ∈ 1 ..^ K ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y → X ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
27 26 com24 ⊢ ∀ z ∈ 1 ..^ K ¬ F ⁡ z = F ⁡ Y → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
28 18 27 sylbir ⊢ ¬ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
29 28 com12 ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → ¬ ∃ z ∈ 1 ..^ K F ⁡ z = F ⁡ Y → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
30 17 29 sylbid ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
31 30 com12 ⊢ ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
32 8 31 syl6com ⊢ ¬ F ⁡ 0 ∈ F 1 ..^ K → Y = 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
33 3 32 sylbi ⊢ F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K → Y = 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
34 33 adantr ⊢ F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → Y = 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
35 34 com12 ⊢ Y = 0 → F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
36 df-nel ⊢ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K ↔ ¬ F ⁡ K ∈ F 1 ..^ K
37 fveq2 ⊢ K = Y → F ⁡ K = F ⁡ Y
38 37 eqcoms ⊢ Y = K → F ⁡ K = F ⁡ Y
39 38 eleq1d ⊢ Y = K → F ⁡ K ∈ F 1 ..^ K ↔ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
40 39 notbid ⊢ Y = K → ¬ F ⁡ K ∈ F 1 ..^ K ↔ ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
41 40 biimpd ⊢ Y = K → ¬ F ⁡ K ∈ F 1 ..^ K → ¬ F ⁡ Y ∈ F 1 ..^ K
42 41 31 syl6com ⊢ ¬ F ⁡ K ∈ F 1 ..^ K → Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
43 36 42 sylbi ⊢ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
44 43 adantl ⊢ F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
45 44 com12 ⊢ Y = K → F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
46 35 45 jaoi ⊢ Y = 0 ∨ Y = K → F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
47 46 com13 ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F ⁡ 0 ∉ F 1 ..^ K ∧ F ⁡ K ∉ F 1 ..^ K → Y = 0 ∨ Y = K → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
48 2 47 sylbid ⊢ F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Y = 0 ∨ Y = K → X ∈ 0 … K → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
49 48 com14 ⊢ X ∈ 0 … K → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
50 49 com12 ⊢ F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → X ∈ 0 … K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → X ∈ 1 ..^ K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
51 50 com15 ⊢ X ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
52 elfznelfzo ⊢ X ∈ 0 … K ∧ ¬ X ∈ 1 ..^ K → X = 0 ∨ X = K
53 eqtr3 ⊢ X = 0 ∧ Y = 0 → X = Y
54 2a1 ⊢ X = Y → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
55 54 2a1d ⊢ X = Y → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
56 53 55 syl ⊢ X = 0 ∧ Y = 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
57 5 adantl ⊢ X = K ∧ Y = 0 → F ⁡ 0 = F ⁡ Y
58 fveq2 ⊢ K = X → F ⁡ K = F ⁡ X
59 58 eqcoms ⊢ X = K → F ⁡ K = F ⁡ X
60 59 adantr ⊢ X = K ∧ Y = 0 → F ⁡ K = F ⁡ X
61 57 60 neeq12d ⊢ X = K ∧ Y = 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ↔ F ⁡ Y ≠ F ⁡ X
62 df-ne ⊢ F ⁡ Y ≠ F ⁡ X ↔ ¬ F ⁡ Y = F ⁡ X
63 pm2.24 ⊢ F ⁡ Y = F ⁡ X → ¬ F ⁡ Y = F ⁡ X → X = Y
64 63 eqcoms ⊢ F ⁡ X = F ⁡ Y → ¬ F ⁡ Y = F ⁡ X → X = Y
65 64 com12 ⊢ ¬ F ⁡ Y = F ⁡ X → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
66 62 65 sylbi ⊢ F ⁡ Y ≠ F ⁡ X → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
67 61 66 biimtrdi ⊢ X = K ∧ Y = 0 → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
68 67 2a1d ⊢ X = K ∧ Y = 0 → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
69 fveq2 ⊢ 0 = X → F ⁡ 0 = F ⁡ X
70 69 eqcoms ⊢ X = 0 → F ⁡ 0 = F ⁡ X
71 70 adantr ⊢ X = 0 ∧ Y = K → F ⁡ 0 = F ⁡ X
72 38 adantl ⊢ X = 0 ∧ Y = K → F ⁡ K = F ⁡ Y
73 71 72 neeq12d ⊢ X = 0 ∧ Y = K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K ↔ F ⁡ X ≠ F ⁡ Y
74 df-ne ⊢ F ⁡ X ≠ F ⁡ Y ↔ ¬ F ⁡ X = F ⁡ Y
75 74 22 sylbi ⊢ F ⁡ X ≠ F ⁡ Y → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
76 73 75 biimtrdi ⊢ X = 0 ∧ Y = K → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
77 76 2a1d ⊢ X = 0 ∧ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
78 eqtr3 ⊢ X = K ∧ Y = K → X = Y
79 78 55 syl ⊢ X = K ∧ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
80 56 68 77 79 ccase ⊢ X = 0 ∨ X = K ∧ Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
81 80 ex ⊢ X = 0 ∨ X = K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
82 52 81 syl ⊢ X ∈ 0 … K ∧ ¬ X ∈ 1 ..^ K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
83 82 expcom ⊢ ¬ X ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
84 51 83 pm2.61i ⊢ X ∈ 0 … K → Y = 0 ∨ Y = K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
85 84 com12 ⊢ Y = 0 ∨ Y = K → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
86 1 85 syl ⊢ Y ∈ 0 … K ∧ ¬ Y ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
87 86 ex ⊢ Y ∈ 0 … K → ¬ Y ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
88 87 com23 ⊢ Y ∈ 0 … K → X ∈ 0 … K → ¬ Y ∈ 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
89 88 impcom ⊢ X ∈ 0 … K ∧ Y ∈ 0 … K → ¬ Y ∈ 1 ..^ K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
90 89 com12 ⊢ ¬ Y ∈ 1 ..^ K → X ∈ 0 … K ∧ Y ∈ 0 … K → F : 0 … K ⟶ V ∧ K ∈ ℕ 0 → F 0 K ∩ F 1 ..^ K = ∅ → F ⁡ 0 ≠ F ⁡ K → F ⁡ X = F ⁡ Y → X = Y
91 90 com25 ⊢ ¬ 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