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Theorem rrx2plordisom

Description: The set of points in the two dimensional Euclidean plane with the lexicographical ordering is isomorphic to the cartesian product of the real numbers with the lexicographical ordering implied by the ordering of the real numbers. (Contributed by AV, 12-Mar-2023)

Ref Expression
Hypotheses rrx2plord.o ⊢ O = x y | x ∈ R ∧ y ∈ R ∧ x ⁡ 1 < y ⁡ 1 ∨ x ⁡ 1 = y ⁡ 1 ∧ x ⁡ 2 < y ⁡ 2
rrx2plord2.r ⊢ R = ℝ 1 2
rrx2plordisom.f ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y
rrx2plordisom.t ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
Assertion rrx2plordisom ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rrx2plord.o ⊢ O = x y | x ∈ R ∧ y ∈ R ∧ x ⁡ 1 < y ⁡ 1 ∨ x ⁡ 1 = y ⁡ 1 ∧ x ⁡ 2 < y ⁡ 2
2 rrx2plord2.r ⊢ R = ℝ 1 2
3 rrx2plordisom.f ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y
4 rrx2plordisom.t ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
5 eqid ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y
6 2 5 rrx2xpref1o ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y : ℝ 2 ⟶ 1-1 onto R
7 elxpi ⊢ a ∈ ℝ 2 → ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ
8 elxpi ⊢ b ∈ ℝ 2 → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ
9 df-br ⊢ a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y
10 opelxpi ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c d ∈ ℝ 2
11 10 adantl ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c d ∈ ℝ 2
12 eleq1 ⊢ a = c d → a ∈ ℝ 2 ↔ c d ∈ ℝ 2
13 12 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ∈ ℝ 2 ↔ c d ∈ ℝ 2
14 11 13 mpbird ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a ∈ ℝ 2
15 opelxpi ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e f ∈ ℝ 2
16 15 adantl ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e f ∈ ℝ 2
17 eleq1 ⊢ b = e f → b ∈ ℝ 2 ↔ e f ∈ ℝ 2
18 17 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → b ∈ ℝ 2 ↔ e f ∈ ℝ 2
19 16 18 mpbird ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → b ∈ ℝ 2
20 fveq2 ⊢ x = a → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ a
21 fveq2 ⊢ y = b → 1 st ⁡ y = 1 st ⁡ b
22 20 21 breqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b
23 20 21 eqeqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b
24 fveq2 ⊢ x = a → 2 nd ⁡ x = 2 nd ⁡ a
25 fveq2 ⊢ y = b → 2 nd ⁡ y = 2 nd ⁡ b
26 24 25 breqan12d ⊢ x = a ∧ y = b → 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
27 23 26 anbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
28 22 27 orbi12d ⊢ x = a ∧ y = b → 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
29 28 opelopab2a ⊢ a ∈ ℝ 2 ∧ b ∈ ℝ 2 → a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
30 14 19 29 syl2an ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a b ∈ x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
31 9 30 bitrid ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b
32 1ne2 ⊢ 1 ≠ 2
33 1ex ⊢ 1 ∈ V
34 vex ⊢ c ∈ V
35 33 34 fvpr1 ⊢ 1 ≠ 2 → 1 c 2 d ⁡ 1 = c
36 32 35 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 1 = c
37 vex ⊢ e ∈ V
38 33 37 fvpr1 ⊢ 1 ≠ 2 → 1 e 2 f ⁡ 1 = e
39 32 38 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f ⁡ 1 = e
40 36 39 breq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 1 < 1 e 2 f ⁡ 1 ↔ c < e
41 36 39 eqeq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 1 = 1 e 2 f ⁡ 1 ↔ c = e
42 2ex ⊢ 2 ∈ V
43 vex ⊢ d ∈ V
44 42 43 fvpr2 ⊢ 1 ≠ 2 → 1 c 2 d ⁡ 2 = d
45 32 44 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 2 = d
46 vex ⊢ f ∈ V
47 42 46 fvpr2 ⊢ 1 ≠ 2 → 1 e 2 f ⁡ 2 = f
48 32 47 mp1i ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f ⁡ 2 = f
49 45 48 breq12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 2 < 1 e 2 f ⁡ 2 ↔ d < f
50 41 49 anbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 1 = 1 e 2 f ⁡ 1 ∧ 1 c 2 d ⁡ 2 < 1 e 2 f ⁡ 2 ↔ c = e ∧ d < f
51 40 50 orbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d ⁡ 1 < 1 e 2 f ⁡ 1 ∨ 1 c 2 d ⁡ 1 = 1 e 2 f ⁡ 1 ∧ 1 c 2 d ⁡ 2 < 1 e 2 f ⁡ 2 ↔ c < e ∨ c = e ∧ d < f
52 eqid ⊢ 1 2 = 1 2
53 52 2 prelrrx2 ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 c 2 d ∈ R
54 53 adantl ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 c 2 d ∈ R
55 52 2 prelrrx2 ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f ∈ R
56 55 adantl ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f ∈ R
57 1 rrx2plord ⊢ 1 c 2 d ∈ R ∧ 1 e 2 f ∈ R → 1 c 2 d O 1 e 2 f ↔ 1 c 2 d ⁡ 1 < 1 e 2 f ⁡ 1 ∨ 1 c 2 d ⁡ 1 = 1 e 2 f ⁡ 1 ∧ 1 c 2 d ⁡ 2 < 1 e 2 f ⁡ 2
58 54 56 57 syl2an ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d O 1 e 2 f ↔ 1 c 2 d ⁡ 1 < 1 e 2 f ⁡ 1 ∨ 1 c 2 d ⁡ 1 = 1 e 2 f ⁡ 1 ∧ 1 c 2 d ⁡ 2 < 1 e 2 f ⁡ 2
59 34 43 op1std ⊢ a = c d → 1 st ⁡ a = c
60 59 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = c
61 37 46 op1std ⊢ b = e f → 1 st ⁡ b = e
62 61 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ b = e
63 60 62 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ↔ c < e
64 60 62 eqeqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ↔ c = e
65 34 43 op2ndd ⊢ a = c d → 2 nd ⁡ a = d
66 65 adantr ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 2 nd ⁡ a = d
67 37 46 op2ndd ⊢ b = e f → 2 nd ⁡ b = f
68 67 adantr ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 2 nd ⁡ b = f
69 66 68 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ d < f
70 64 69 anbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ c = e ∧ d < f
71 63 70 orbi12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ c < e ∨ c = e ∧ d < f
72 51 58 71 3bitr4rd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 st ⁡ a < 1 st ⁡ b ∨ 1 st ⁡ a = 1 st ⁡ b ∧ 2 nd ⁡ a < 2 nd ⁡ b ↔ 1 c 2 d O 1 e 2 f
73 fveq2 ⊢ a = c d → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ c d
74 df-ov ⊢ c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y d = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ c d
75 73 74 eqtr4di ⊢ a = c d → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a = c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y d
76 eqidd ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y
77 opeq2 ⊢ x = c → 1 x = 1 c
78 77 adantr ⊢ x = c ∧ y = d → 1 x = 1 c
79 opeq2 ⊢ y = d → 2 y = 2 d
80 79 adantl ⊢ x = c ∧ y = d → 2 y = 2 d
81 78 80 preq12d ⊢ x = c ∧ y = d → 1 x 2 y = 1 c 2 d
82 81 adantl ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ x = c ∧ y = d → 1 x 2 y = 1 c 2 d
83 simpl ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c ∈ ℝ
84 simpr ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → d ∈ ℝ
85 prex ⊢ 1 c 2 d ∈ V
86 85 a1i ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 c 2 d ∈ V
87 76 82 83 84 86 ovmpod ⊢ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → c x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y d = 1 c 2 d
88 75 87 sylan9eq ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a = 1 c 2 d
89 88 eqcomd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → 1 c 2 d = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a
90 fveq2 ⊢ b = e f → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ e f
91 df-ov ⊢ e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y f = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ e f
92 90 91 eqtr4di ⊢ b = e f → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b = e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y f
93 eqidd ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y
94 opeq2 ⊢ x = e → 1 x = 1 e
95 94 adantr ⊢ x = e ∧ y = f → 1 x = 1 e
96 opeq2 ⊢ y = f → 2 y = 2 f
97 96 adantl ⊢ x = e ∧ y = f → 2 y = 2 f
98 95 97 preq12d ⊢ x = e ∧ y = f → 1 x 2 y = 1 e 2 f
99 98 adantl ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ ∧ x = e ∧ y = f → 1 x 2 y = 1 e 2 f
100 simpl ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e ∈ ℝ
101 simpr ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → f ∈ ℝ
102 prex ⊢ 1 e 2 f ∈ V
103 102 a1i ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f ∈ V
104 93 99 100 101 103 ovmpod ⊢ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → e x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y f = 1 e 2 f
105 92 104 sylan9eq ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b = 1 e 2 f
106 105 eqcomd ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 e 2 f = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
107 89 106 breqan12d ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → 1 c 2 d O 1 e 2 f ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
108 31 72 107 3bitrd ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
109 108 expcom ⊢ b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
110 109 exlimivv ⊢ ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
111 110 com12 ⊢ a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
112 111 exlimivv ⊢ ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ → ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
113 112 imp ⊢ ∃ c ∃ d a = c d ∧ c ∈ ℝ ∧ d ∈ ℝ ∧ ∃ e ∃ f b = e f ∧ e ∈ ℝ ∧ f ∈ ℝ → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
114 7 8 113 syl2an ⊢ a ∈ ℝ 2 ∧ b ∈ ℝ 2 → a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
115 114 rgen2 ⊢ ∀ a ∈ ℝ 2 ∀ b ∈ ℝ 2 a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
116 df-isom ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y : ℝ 2 ⟶ 1-1 onto R ∧ ∀ a ∈ ℝ 2 ∀ b ∈ ℝ 2 a x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y b ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ a O x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y ⁡ b
117 6 115 116 mpbir2an ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
118 isoeq2 ⊢ T = x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y → x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
119 4 118 ax-mp ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom x y | x ∈ ℝ 2 ∧ y ∈ ℝ 2 ∧ 1 st ⁡ x < 1 st ⁡ y ∨ 1 st ⁡ x = 1 st ⁡ y ∧ 2 nd ⁡ x < 2 nd ⁡ y , O ℝ 2 R
120 117 119 mpbir ⊢ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom T , O ℝ 2 R
121 isoeq1 ⊢ F = x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y → F Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom T , O ℝ 2 R
122 3 121 ax-mp ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R ↔ x ∈ ℝ , y ∈ ℝ ⟼ 1 x 2 y Isom T , O ℝ 2 R
123 120 122 mpbir ⊢ F Isom T , O ℝ 2 R