Metamath Proof Explorer


Theorem isoun

Description: Infer an isomorphism from a union of two isomorphisms. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Mar-2017)

Ref Expression
Hypotheses isoun.1 ⊢ φ → H Isom R , S A B
isoun.2 ⊢ φ → G Isom R , S C D
isoun.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → x R y
isoun.4 ⊢ φ ∧ z ∈ B ∧ w ∈ D → z S w
isoun.5 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ¬ x R y
isoun.6 ⊢ φ ∧ z ∈ D ∧ w ∈ B → ¬ z S w
isoun.7 ⊢ φ → A ∩ C = ∅
isoun.8 ⊢ φ → B ∩ D = ∅
Assertion isoun ⊢ φ → H ∪ G Isom R , S A ∪ C B ∪ D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isoun.1 ⊢ φ → H Isom R , S A B
2 isoun.2 ⊢ φ → G Isom R , S C D
3 isoun.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → x R y
4 isoun.4 ⊢ φ ∧ z ∈ B ∧ w ∈ D → z S w
5 isoun.5 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ¬ x R y
6 isoun.6 ⊢ φ ∧ z ∈ D ∧ w ∈ B → ¬ z S w
7 isoun.7 ⊢ φ → A ∩ C = ∅
8 isoun.8 ⊢ φ → B ∩ D = ∅
9 isof1o ⊢ H Isom R , S A B → H : A ⟶ 1-1 onto B
10 1 9 syl ⊢ φ → H : A ⟶ 1-1 onto B
11 isof1o ⊢ G Isom R , S C D → G : C ⟶ 1-1 onto D
12 2 11 syl ⊢ φ → G : C ⟶ 1-1 onto D
13 f1oun ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B ∧ G : C ⟶ 1-1 onto D ∧ A ∩ C = ∅ ∧ B ∩ D = ∅ → H ∪ G : A ∪ C ⟶ 1-1 onto B ∪ D
14 10 12 7 8 13 syl22anc ⊢ φ → H ∪ G : A ∪ C ⟶ 1-1 onto B ∪ D
15 elun ⊢ x ∈ A ∪ C ↔ x ∈ A ∨ x ∈ C
16 elun ⊢ y ∈ A ∪ C ↔ y ∈ A ∨ y ∈ C
17 isorel ⊢ H Isom R , S A B ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ⁡ x S H ⁡ y
18 1 17 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ⁡ x S H ⁡ y
19 f1ofn ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B → H Fn A
20 10 19 syl ⊢ φ → H Fn A
21 20 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → H Fn A
22 f1ofn ⊢ G : C ⟶ 1-1 onto D → G Fn C
23 12 22 syl ⊢ φ → G Fn C
24 23 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → G Fn C
25 7 anim1i ⊢ φ ∧ x ∈ A → A ∩ C = ∅ ∧ x ∈ A
26 fvun1 ⊢ H Fn A ∧ G Fn C ∧ A ∩ C = ∅ ∧ x ∈ A → H ∪ G ⁡ x = H ⁡ x
27 21 24 25 26 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ A → H ∪ G ⁡ x = H ⁡ x
28 27 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ x = H ⁡ x
29 20 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ A → H Fn A
30 23 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ A → G Fn C
31 7 anim1i ⊢ φ ∧ y ∈ A → A ∩ C = ∅ ∧ y ∈ A
32 fvun1 ⊢ H Fn A ∧ G Fn C ∧ A ∩ C = ∅ ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ y = H ⁡ y
33 29 30 31 32 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ y = H ⁡ y
34 33 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ y = H ⁡ y
35 28 34 breq12d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y ↔ H ⁡ x S H ⁡ y
36 18 35 bitr4d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
37 36 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
38 3 3expb ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → x R y
39 4 3expia ⊢ φ ∧ z ∈ B → w ∈ D → z S w
40 39 ralrimiv ⊢ φ ∧ z ∈ B → ∀ w ∈ D z S w
41 40 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ B ∀ w ∈ D z S w
42 41 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → ∀ z ∈ B ∀ w ∈ D z S w
43 f1of ⊢ H : A ⟶ 1-1 onto B → H : A ⟶ B
44 10 43 syl ⊢ φ → H : A ⟶ B
45 44 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ A → H ⁡ x ∈ B
46 45 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → H ⁡ x ∈ B
47 f1of ⊢ G : C ⟶ 1-1 onto D → G : C ⟶ D
48 12 47 syl ⊢ φ → G : C ⟶ D
49 48 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ C → G ⁡ y ∈ D
50 49 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → G ⁡ y ∈ D
51 breq1 ⊢ z = H ⁡ x → z S w ↔ H ⁡ x S w
52 breq2 ⊢ w = G ⁡ y → H ⁡ x S w ↔ H ⁡ x S G ⁡ y
53 51 52 rspc2v ⊢ H ⁡ x ∈ B ∧ G ⁡ y ∈ D → ∀ z ∈ B ∀ w ∈ D z S w → H ⁡ x S G ⁡ y
54 46 50 53 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → ∀ z ∈ B ∀ w ∈ D z S w → H ⁡ x S G ⁡ y
55 42 54 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → H ⁡ x S G ⁡ y
56 27 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ x = H ⁡ x
57 20 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ C → H Fn A
58 23 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ C → G Fn C
59 7 anim1i ⊢ φ ∧ y ∈ C → A ∩ C = ∅ ∧ y ∈ C
60 fvun2 ⊢ H Fn A ∧ G Fn C ∧ A ∩ C = ∅ ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ y = G ⁡ y
61 57 58 59 60 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ y = G ⁡ y
62 61 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ y = G ⁡ y
63 55 56 62 3brtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
64 38 63 2thd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
65 64 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
66 37 65 jaodan ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∨ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
67 16 66 sylan2b ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
68 67 ex ⊢ φ ∧ x ∈ A → y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
69 5 3expb ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ¬ x R y
70 6 3expia ⊢ φ ∧ z ∈ D → w ∈ B → ¬ z S w
71 70 ralrimiv ⊢ φ ∧ z ∈ D → ∀ w ∈ B ¬ z S w
72 71 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ D ∀ w ∈ B ¬ z S w
73 72 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ∀ z ∈ D ∀ w ∈ B ¬ z S w
74 48 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ C → G ⁡ x ∈ D
75 74 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → G ⁡ x ∈ D
76 44 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ A → H ⁡ y ∈ B
77 76 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → H ⁡ y ∈ B
78 breq1 ⊢ z = G ⁡ x → z S w ↔ G ⁡ x S w
79 78 notbid ⊢ z = G ⁡ x → ¬ z S w ↔ ¬ G ⁡ x S w
80 breq2 ⊢ w = H ⁡ y → G ⁡ x S w ↔ G ⁡ x S H ⁡ y
81 80 notbid ⊢ w = H ⁡ y → ¬ G ⁡ x S w ↔ ¬ G ⁡ x S H ⁡ y
82 79 81 rspc2v ⊢ G ⁡ x ∈ D ∧ H ⁡ y ∈ B → ∀ z ∈ D ∀ w ∈ B ¬ z S w → ¬ G ⁡ x S H ⁡ y
83 75 77 82 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ∀ z ∈ D ∀ w ∈ B ¬ z S w → ¬ G ⁡ x S H ⁡ y
84 73 83 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ¬ G ⁡ x S H ⁡ y
85 20 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C → H Fn A
86 23 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C → G Fn C
87 7 anim1i ⊢ φ ∧ x ∈ C → A ∩ C = ∅ ∧ x ∈ C
88 fvun2 ⊢ H Fn A ∧ G Fn C ∧ A ∩ C = ∅ ∧ x ∈ C → H ∪ G ⁡ x = G ⁡ x
89 85 86 87 88 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ C → H ∪ G ⁡ x = G ⁡ x
90 89 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ x = G ⁡ x
91 33 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ y = H ⁡ y
92 90 91 breq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y ↔ G ⁡ x S H ⁡ y
93 84 92 mtbird ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → ¬ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
94 69 93 2falsed ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
95 94 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
96 isorel ⊢ G Isom R , S C D ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x R y ↔ G ⁡ x S G ⁡ y
97 2 96 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x R y ↔ G ⁡ x S G ⁡ y
98 89 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ x = G ⁡ x
99 61 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ y = G ⁡ y
100 98 99 breq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y ↔ G ⁡ x S G ⁡ y
101 97 100 bitr4d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
102 101 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
103 95 102 jaodan ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A ∨ y ∈ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
104 16 103 sylan2b ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
105 104 ex ⊢ φ ∧ x ∈ C → y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
106 68 105 jaodan ⊢ φ ∧ x ∈ A ∨ x ∈ C → y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
107 15 106 sylan2b ⊢ φ ∧ x ∈ A ∪ C → y ∈ A ∪ C → x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
108 107 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ A ∪ C → ∀ y ∈ A ∪ C x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
109 108 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ A ∪ C ∀ y ∈ A ∪ C x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
110 df-isom ⊢ H ∪ G Isom R , S A ∪ C B ∪ D ↔ H ∪ G : A ∪ C ⟶ 1-1 onto B ∪ D ∧ ∀ x ∈ A ∪ C ∀ y ∈ A ∪ C x R y ↔ H ∪ G ⁡ x S H ∪ G ⁡ y
111 14 109 110 sylanbrc ⊢ φ → H ∪ G Isom R , S A ∪ C B ∪ D