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Theorem injsubmefmnd

Description: The set of injective endofunctions on a set A is a submonoid of the monoid of endofunctions on A . (Contributed by AV, 25-Feb-2024)

Ref Expression
Hypothesis sursubmefmnd.m ⊢ M = EndoFMnd ⁡ A
Assertion injsubmefmnd ⊢ A ∈ V → h | h : A ⟶ 1-1 A ∈ SubMnd ⁡ M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sursubmefmnd.m ⊢ M = EndoFMnd ⁡ A
2 vex ⊢ x ∈ V
3 f1eq1 ⊢ h = x → h : A ⟶ 1-1 A ↔ x : A ⟶ 1-1 A
4 2 3 elab ⊢ x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ x : A ⟶ 1-1 A
5 f1f ⊢ x : A ⟶ 1-1 A → x : A ⟶ A
6 eqid ⊢ Base M = Base M
7 1 6 elefmndbas ⊢ A ∈ V → x ∈ Base M ↔ x : A ⟶ A
8 5 7 imbitrrid ⊢ A ∈ V → x : A ⟶ 1-1 A → x ∈ Base M
9 4 8 biimtrid ⊢ A ∈ V → x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A → x ∈ Base M
10 9 ssrdv ⊢ A ∈ V → h | h : A ⟶ 1-1 A ⊆ Base M
11 1 efmndid ⊢ A ∈ V → I ↾ A = 0 M
12 resiexg ⊢ A ∈ V → I ↾ A ∈ V
13 f1oi ⊢ I ↾ A : A ⟶ 1-1 onto A
14 f1of1 ⊢ I ↾ A : A ⟶ 1-1 onto A → I ↾ A : A ⟶ 1-1 A
15 13 14 mp1i ⊢ A ∈ V → I ↾ A : A ⟶ 1-1 A
16 f1eq1 ⊢ h = I ↾ A → h : A ⟶ 1-1 A ↔ I ↾ A : A ⟶ 1-1 A
17 12 15 16 elabd ⊢ A ∈ V → I ↾ A ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
18 11 17 eqeltrrd ⊢ A ∈ V → 0 M ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
19 vex ⊢ y ∈ V
20 f1eq1 ⊢ h = y → h : A ⟶ 1-1 A ↔ y : A ⟶ 1-1 A
21 19 20 elab ⊢ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ y : A ⟶ 1-1 A
22 4 21 anbi12i ⊢ x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∧ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A
23 f1co ⊢ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x ∘ y : A ⟶ 1-1 A
24 23 adantl ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x ∘ y : A ⟶ 1-1 A
25 f1f ⊢ y : A ⟶ 1-1 A → y : A ⟶ A
26 5 25 anim12i ⊢ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x : A ⟶ A ∧ y : A ⟶ A
27 1 6 elefmndbas ⊢ A ∈ V → y ∈ Base M ↔ y : A ⟶ A
28 7 27 anbi12d ⊢ A ∈ V → x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M ↔ x : A ⟶ A ∧ y : A ⟶ A
29 26 28 imbitrrid ⊢ A ∈ V → x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M
30 29 imp ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M
31 eqid ⊢ + M = + M
32 1 6 31 efmndov ⊢ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → x + M y = x ∘ y
33 30 32 syl ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x + M y = x ∘ y
34 33 eleq1d ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ x ∘ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
35 2 19 coex ⊢ x ∘ y ∈ V
36 f1eq1 ⊢ h = x ∘ y → h : A ⟶ 1-1 A ↔ x ∘ y : A ⟶ 1-1 A
37 35 36 elab ⊢ x ∘ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ x ∘ y : A ⟶ 1-1 A
38 34 37 bitrdi ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ↔ x ∘ y : A ⟶ 1-1 A
39 24 38 mpbird ⊢ A ∈ V ∧ x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
40 39 ex ⊢ A ∈ V → x : A ⟶ 1-1 A ∧ y : A ⟶ 1-1 A → x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
41 22 40 biimtrid ⊢ A ∈ V → x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∧ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A → x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
42 41 ralrimivv ⊢ A ∈ V → ∀ x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∀ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
43 1 efmndmnd ⊢ A ∈ V → M ∈ Mnd
44 eqid ⊢ 0 M = 0 M
45 6 44 31 issubm ⊢ M ∈ Mnd → h | h : A ⟶ 1-1 A ∈ SubMnd ⁡ M ↔ h | h : A ⟶ 1-1 A ⊆ Base M ∧ 0 M ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∧ ∀ x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∀ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
46 43 45 syl ⊢ A ∈ V → h | h : A ⟶ 1-1 A ∈ SubMnd ⁡ M ↔ h | h : A ⟶ 1-1 A ⊆ Base M ∧ 0 M ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∧ ∀ x ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A ∀ y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A x + M y ∈ h | h : A ⟶ 1-1 A
47 10 18 42 46 mpbir3and ⊢ A ∈ V → h | h : A ⟶ 1-1 A ∈ SubMnd ⁡ M