Metamath Proof Explorer


Theorem subfacp1lem5

Description: Lemma for subfacp1 . In subfacp1lem6 we cut up the set of all derangements on 1 ... ( N + 1 ) first according to the value at 1 , and then by whether or not ( f( f1 ) ) = 1 . In this lemma, we show that the subset of all N + 1 derangements with ( f( f1 ) ) =/= 1 for fixed M = ( f1 ) is in bijection with derangements of 2 ... ( N + 1 ) , because pre-composing with the function F swaps 1 and M and turns the function into a bijection with ( f1 ) = 1 and ( fx ) =/= x for all other x , so dropping the point at 1 yields a derangement on the N remaining points. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses derang.d ⊢ D = x ∈ Fin ⟼ f | f : x ⟶ 1-1 onto x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y ≠ y
subfac.n ⊢ S = n ∈ ℕ 0 ⟼ D ⁡ 1 … n
subfacp1lem.a ⊢ A = f | f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
subfacp1lem1.n ⊢ φ → N ∈ ℕ
subfacp1lem1.m ⊢ φ → M ∈ 2 … N + 1
subfacp1lem1.x ⊢ M ∈ V
subfacp1lem1.k ⊢ K = 2 … N + 1 ∖ M
subfacp1lem5.b ⊢ B = g ∈ A | g ⁡ 1 = M ∧ g ⁡ M ≠ 1
subfacp1lem5.f ⊢ F = I ↾ K ∪ 1 M M 1
subfacp1lem5.c ⊢ C = f | f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
Assertion subfacp1lem5 ⊢ φ → B = S ⁡ N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 derang.d ⊢ D = x ∈ Fin ⟼ f | f : x ⟶ 1-1 onto x ∧ ∀ y ∈ x f ⁡ y ≠ y
2 subfac.n ⊢ S = n ∈ ℕ 0 ⟼ D ⁡ 1 … n
3 subfacp1lem.a ⊢ A = f | f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
4 subfacp1lem1.n ⊢ φ → N ∈ ℕ
5 subfacp1lem1.m ⊢ φ → M ∈ 2 … N + 1
6 subfacp1lem1.x ⊢ M ∈ V
7 subfacp1lem1.k ⊢ K = 2 … N + 1 ∖ M
8 subfacp1lem5.b ⊢ B = g ∈ A | g ⁡ 1 = M ∧ g ⁡ M ≠ 1
9 subfacp1lem5.f ⊢ F = I ↾ K ∪ 1 M M 1
10 subfacp1lem5.c ⊢ C = f | f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
11 fzfi ⊢ 1 … N + 1 ∈ Fin
12 deranglem ⊢ 1 … N + 1 ∈ Fin → f | f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ∈ Fin
13 11 12 ax-mp ⊢ f | f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ∈ Fin
14 3 13 eqeltri ⊢ A ∈ Fin
15 8 ssrab3 ⊢ B ⊆ A
16 ssfi ⊢ A ∈ Fin ∧ B ⊆ A → B ∈ Fin
17 14 15 16 mp2an ⊢ B ∈ Fin
18 17 elexi ⊢ B ∈ V
19 18 a1i ⊢ φ → B ∈ V
20 eqid ⊢ b ∈ B ⟼ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 = b ∈ B ⟼ F ∘ b ↾ 2 … N + 1
21 f1oi ⊢ I ↾ K : K ⟶ 1-1 onto K
22 21 a1i ⊢ φ → I ↾ K : K ⟶ 1-1 onto K
23 1 2 3 4 5 6 7 9 22 subfacp1lem2a ⊢ φ → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ F ⁡ 1 = M ∧ F ⁡ M = 1
24 23 simp1d ⊢ φ → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
25 fveq1 ⊢ g = b → g ⁡ 1 = b ⁡ 1
26 25 eqeq1d ⊢ g = b → g ⁡ 1 = M ↔ b ⁡ 1 = M
27 fveq1 ⊢ g = b → g ⁡ M = b ⁡ M
28 27 neeq1d ⊢ g = b → g ⁡ M ≠ 1 ↔ b ⁡ M ≠ 1
29 26 28 anbi12d ⊢ g = b → g ⁡ 1 = M ∧ g ⁡ M ≠ 1 ↔ b ⁡ 1 = M ∧ b ⁡ M ≠ 1
30 29 8 elrab2 ⊢ b ∈ B ↔ b ∈ A ∧ b ⁡ 1 = M ∧ b ⁡ M ≠ 1
31 30 bilani ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ∈ A ∧ b ⁡ 1 = M ∧ b ⁡ M ≠ 1
32 31 simpld ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ∈ A
33 vex ⊢ b ∈ V
34 f1oeq1 ⊢ f = b → f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ↔ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
35 fveq1 ⊢ f = b → f ⁡ y = b ⁡ y
36 35 neeq1d ⊢ f = b → f ⁡ y ≠ y ↔ b ⁡ y ≠ y
37 36 ralbidv ⊢ f = b → ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ ∀ y ∈ 1 … N + 1 b ⁡ y ≠ y
38 34 37 anbi12d ⊢ f = b → f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 b ⁡ y ≠ y
39 33 38 3 elab2 ⊢ b ∈ A ↔ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 b ⁡ y ≠ y
40 32 39 sylib ⊢ φ ∧ b ∈ B → b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 b ⁡ y ≠ y
41 40 simpld ⊢ φ ∧ b ∈ B → b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
42 f1oco ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
43 24 41 42 syl2an2r ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
44 f1of1 ⊢ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1
45 df-f1 ⊢ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1 ↔ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 ∧ Fun ⁡ F ∘ b -1
46 45 simprbi ⊢ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1 → Fun ⁡ F ∘ b -1
47 43 44 46 3syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → Fun ⁡ F ∘ b -1
48 f1ofn ⊢ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F ∘ b Fn 1 … N + 1
49 fnresdm ⊢ F ∘ b Fn 1 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 = F ∘ b
50 f1oeq1 ⊢ F ∘ b ↾ 1 … N + 1 = F ∘ b → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ↔ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
51 43 48 49 50 4syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ↔ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
52 43 51 mpbird ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
53 f1ofo ⊢ F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ onto 1 … N + 1
54 52 53 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ onto 1 … N + 1
55 1ex ⊢ 1 ∈ V
56 55 55 f1osn ⊢ 1 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1
57 43 48 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b Fn 1 … N + 1
58 4 peano2nnd ⊢ φ → N + 1 ∈ ℕ
59 nnuz ⊢ ℕ = ℤ ≥ 1
60 58 59 eleqtrdi ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ ≥ 1
61 eluzfz1 ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 1 → 1 ∈ 1 … N + 1
62 60 61 syl ⊢ φ → 1 ∈ 1 … N + 1
63 62 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B → 1 ∈ 1 … N + 1
64 fnressn ⊢ F ∘ b Fn 1 … N + 1 ∧ 1 ∈ 1 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 = 1 F ∘ b ⁡ 1
65 57 63 64 syl2anc ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 = 1 F ∘ b ⁡ 1
66 f1of ⊢ b : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
67 41 66 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
68 67 63 fvco3d ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ⁡ 1 = F ⁡ b ⁡ 1
69 31 simprd ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ⁡ 1 = M ∧ b ⁡ M ≠ 1
70 69 simpld ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ⁡ 1 = M
71 70 fveq2d ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ⁡ b ⁡ 1 = F ⁡ M
72 23 simp3d ⊢ φ → F ⁡ M = 1
73 72 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ⁡ M = 1
74 68 71 73 3eqtrd ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ⁡ 1 = 1
75 74 opeq2d ⊢ φ ∧ b ∈ B → 1 F ∘ b ⁡ 1 = 1 1
76 75 sneqd ⊢ φ ∧ b ∈ B → 1 F ∘ b ⁡ 1 = 1 1
77 65 76 eqtrd ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 = 1 1
78 77 f1oeq1d ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1 ↔ 1 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1
79 56 78 mpbiri ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1
80 f1ofo ⊢ F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1 → F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ onto 1
81 79 80 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ onto 1
82 resdif ⊢ Fun ⁡ F ∘ b -1 ∧ F ∘ b ↾ 1 … N + 1 : 1 … N + 1 ⟶ onto 1 … N + 1 ∧ F ∘ b ↾ 1 : 1 ⟶ onto 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1
83 47 54 81 82 syl3anc ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1
84 fzsplit ⊢ 1 ∈ 1 … N + 1 → 1 … N + 1 = 1 … 1 ∪ 1 + 1 … N + 1
85 62 84 syl ⊢ φ → 1 … N + 1 = 1 … 1 ∪ 1 + 1 … N + 1
86 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
87 fzsn ⊢ 1 ∈ ℤ → 1 … 1 = 1
88 86 87 ax-mp ⊢ 1 … 1 = 1
89 1p1e2 ⊢ 1 + 1 = 2
90 89 oveq1i ⊢ 1 + 1 … N + 1 = 2 … N + 1
91 88 90 uneq12i ⊢ 1 … 1 ∪ 1 + 1 … N + 1 = 1 ∪ 2 … N + 1
92 85 91 eqtr2di ⊢ φ → 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1
93 62 snssd ⊢ φ → 1 ⊆ 1 … N + 1
94 incom ⊢ 1 ∩ 2 … N + 1 = 2 … N + 1 ∩ 1
95 1lt2 ⊢ 1 < 2
96 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
97 2re ⊢ 2 ∈ ℝ
98 96 97 ltnlei ⊢ 1 < 2 ↔ ¬ 2 ≤ 1
99 95 98 mpbi ⊢ ¬ 2 ≤ 1
100 elfzle1 ⊢ 1 ∈ 2 … N + 1 → 2 ≤ 1
101 99 100 mto ⊢ ¬ 1 ∈ 2 … N + 1
102 disjsn ⊢ 2 … N + 1 ∩ 1 = ∅ ↔ ¬ 1 ∈ 2 … N + 1
103 101 102 mpbir ⊢ 2 … N + 1 ∩ 1 = ∅
104 94 103 eqtri ⊢ 1 ∩ 2 … N + 1 = ∅
105 uneqdifeq ⊢ 1 ⊆ 1 … N + 1 ∧ 1 ∩ 2 … N + 1 = ∅ → 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1 ↔ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1
106 93 104 105 sylancl ⊢ φ → 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1 ↔ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1
107 92 106 mpbid ⊢ φ → 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1
108 107 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B → 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1
109 reseq2 ⊢ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 = F ∘ b ↾ 2 … N + 1
110 109 f1oeq1d ⊢ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1
111 f1oeq2 ⊢ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1
112 f1oeq3 ⊢ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
113 110 111 112 3bitrd ⊢ 1 … N + 1 ∖ 1 = 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
114 108 113 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 1 … N + 1 ∖ 1 : 1 … N + 1 ∖ 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∖ 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
115 83 114 mpbid ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
116 67 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
117 fzp1ss ⊢ 1 ∈ ℤ → 1 + 1 … N + 1 ⊆ 1 … N + 1
118 86 117 ax-mp ⊢ 1 + 1 … N + 1 ⊆ 1 … N + 1
119 90 118 eqsstrri ⊢ 2 … N + 1 ⊆ 1 … N + 1
120 simpr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y ∈ 2 … N + 1
121 119 120 sselid ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y ∈ 1 … N + 1
122 116 121 fvco3d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ⁡ y = F ⁡ b ⁡ y
123 1 2 3 4 5 6 7 8 9 subfacp1lem4 ⊢ φ → F -1 = F
124 123 fveq1d ⊢ φ → F -1 ⁡ y = F ⁡ y
125 124 ad2antrr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F -1 ⁡ y = F ⁡ y
126 69 simprd ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ⁡ M ≠ 1
127 126 73 neeqtrrd ⊢ φ ∧ b ∈ B → b ⁡ M ≠ F ⁡ M
128 127 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → b ⁡ M ≠ F ⁡ M
129 fveq2 ⊢ y = M → b ⁡ y = b ⁡ M
130 fveq2 ⊢ y = M → F ⁡ y = F ⁡ M
131 129 130 neeq12d ⊢ y = M → b ⁡ y ≠ F ⁡ y ↔ b ⁡ M ≠ F ⁡ M
132 128 131 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y = M → b ⁡ y ≠ F ⁡ y
133 119 sseli ⊢ y ∈ 2 … N + 1 → y ∈ 1 … N + 1
134 40 simprd ⊢ φ ∧ b ∈ B → ∀ y ∈ 1 … N + 1 b ⁡ y ≠ y
135 134 r19.21bi ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 1 … N + 1 → b ⁡ y ≠ y
136 133 135 sylan2 ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → b ⁡ y ≠ y
137 136 adantrr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → b ⁡ y ≠ y
138 7 eleq2i ⊢ y ∈ K ↔ y ∈ 2 … N + 1 ∖ M
139 eldifsn ⊢ y ∈ 2 … N + 1 ∖ M ↔ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M
140 138 139 bitri ⊢ y ∈ K ↔ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M
141 1 2 3 4 5 6 7 9 22 subfacp1lem2b ⊢ φ ∧ y ∈ K → F ⁡ y = I ↾ K ⁡ y
142 fvresi ⊢ y ∈ K → I ↾ K ⁡ y = y
143 142 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ K → I ↾ K ⁡ y = y
144 141 143 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ K → F ⁡ y = y
145 140 144 sylan2br ⊢ φ ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → F ⁡ y = y
146 145 adantlr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → F ⁡ y = y
147 137 146 neeqtrrd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → b ⁡ y ≠ F ⁡ y
148 147 expr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y ≠ M → b ⁡ y ≠ F ⁡ y
149 132 148 pm2.61dne ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → b ⁡ y ≠ F ⁡ y
150 149 necomd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ y ≠ b ⁡ y
151 125 150 eqnetrd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F -1 ⁡ y ≠ b ⁡ y
152 24 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
153 ffvelcdm ⊢ b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 ∧ y ∈ 1 … N + 1 → b ⁡ y ∈ 1 … N + 1
154 67 133 153 syl2an ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → b ⁡ y ∈ 1 … N + 1
155 f1ocnvfv ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ b ⁡ y ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ b ⁡ y = y → F -1 ⁡ y = b ⁡ y
156 152 154 155 syl2an2r ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ b ⁡ y = y → F -1 ⁡ y = b ⁡ y
157 156 necon3d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F -1 ⁡ y ≠ b ⁡ y → F ⁡ b ⁡ y ≠ y
158 151 157 mpd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ b ⁡ y ≠ y
159 122 158 eqnetrd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ⁡ y ≠ y
160 159 ralrimiva ⊢ φ ∧ b ∈ B → ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y ≠ y
161 f1of ⊢ I ↾ K : K ⟶ 1-1 onto K → I ↾ K : K ⟶ K
162 21 161 ax-mp ⊢ I ↾ K : K ⟶ K
163 fzfi ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin
164 difexg ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin → 2 … N + 1 ∖ M ∈ V
165 163 164 ax-mp ⊢ 2 … N + 1 ∖ M ∈ V
166 7 165 eqeltri ⊢ K ∈ V
167 fex ⊢ I ↾ K : K ⟶ K ∧ K ∈ V → I ↾ K ∈ V
168 162 166 167 mp2an ⊢ I ↾ K ∈ V
169 prex ⊢ 1 M M 1 ∈ V
170 168 169 unex ⊢ I ↾ K ∪ 1 M M 1 ∈ V
171 9 170 eqeltri ⊢ F ∈ V
172 171 33 coex ⊢ F ∘ b ∈ V
173 172 resex ⊢ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ∈ V
174 f1oeq1 ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 → f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
175 fveq1 ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 → f ⁡ y = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y
176 fvres ⊢ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = F ∘ b ⁡ y
177 175 176 sylan9eq ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ∧ y ∈ 2 … N + 1 → f ⁡ y = F ∘ b ⁡ y
178 177 neeq1d ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ∧ y ∈ 2 … N + 1 → f ⁡ y ≠ y ↔ F ∘ b ⁡ y ≠ y
179 178 ralbidva ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 → ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y ≠ y
180 174 179 anbi12d ⊢ f = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 → f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y ≠ y
181 173 180 10 elab2 ⊢ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ∈ C ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y ≠ y
182 115 160 181 sylanbrc ⊢ φ ∧ b ∈ B → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ∈ C
183 vex ⊢ c ∈ V
184 f1oeq1 ⊢ f = c → f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ↔ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
185 fveq1 ⊢ f = c → f ⁡ y = c ⁡ y
186 185 neeq1d ⊢ f = c → f ⁡ y ≠ y ↔ c ⁡ y ≠ y
187 186 ralbidv ⊢ f = c → ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 c ⁡ y ≠ y
188 184 187 anbi12d ⊢ f = c → f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 c ⁡ y ≠ y
189 183 188 10 elab2 ⊢ c ∈ C ↔ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 c ⁡ y ≠ y
190 189 bilani ⊢ φ ∧ c ∈ C → c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 c ⁡ y ≠ y
191 190 simpld ⊢ φ ∧ c ∈ C → c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
192 f1oun ⊢ 1 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∧ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ 1 ∩ 2 … N + 1 = ∅ ∧ 1 ∩ 2 … N + 1 = ∅ → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1
193 104 104 192 mpanr12 ⊢ 1 1 : 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∧ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1
194 56 191 193 sylancr ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1
195 f1oeq2 ⊢ 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 ↔ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1
196 f1oeq3 ⊢ 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 ↔ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
197 195 196 bitrd ⊢ 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 ↔ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
198 92 197 syl ⊢ φ → 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 ↔ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
199 198 biimpa ⊢ φ ∧ 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
200 194 199 syldan ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
201 f1oco ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F ∘ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
202 24 200 201 syl2an2r ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
203 f1of ⊢ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
204 200 203 syl ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
205 fvco3 ⊢ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y = F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y
206 204 205 sylan ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y = F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y
207 124 ad2antrr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F -1 ⁡ y = F ⁡ y
208 simpr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → y ∈ 1 … N + 1
209 92 ad2antrr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1
210 208 209 eleqtrrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → y ∈ 1 ∪ 2 … N + 1
211 elun ⊢ y ∈ 1 ∪ 2 … N + 1 ↔ y ∈ 1 ∨ y ∈ 2 … N + 1
212 210 211 sylib ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → y ∈ 1 ∨ y ∈ 2 … N + 1
213 nelne2 ⊢ M ∈ 2 … N + 1 ∧ ¬ 1 ∈ 2 … N + 1 → M ≠ 1
214 5 101 213 sylancl ⊢ φ → M ≠ 1
215 214 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → M ≠ 1
216 23 simp2d ⊢ φ → F ⁡ 1 = M
217 216 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ 1 = M
218 f1ofun ⊢ 1 1 ∪ c : 1 ∪ 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 ∪ 2 … N + 1 → Fun ⁡ 1 1 ∪ c
219 194 218 syl ⊢ φ ∧ c ∈ C → Fun ⁡ 1 1 ∪ c
220 ssun1 ⊢ 1 1 ⊆ 1 1 ∪ c
221 55 snid ⊢ 1 ∈ 1
222 55 dmsnop ⊢ dom ⁡ 1 1 = 1
223 221 222 eleqtrri ⊢ 1 ∈ dom ⁡ 1 1
224 funssfv ⊢ Fun ⁡ 1 1 ∪ c ∧ 1 1 ⊆ 1 1 ∪ c ∧ 1 ∈ dom ⁡ 1 1 → 1 1 ∪ c ⁡ 1 = 1 1 ⁡ 1
225 220 223 224 mp3an23 ⊢ Fun ⁡ 1 1 ∪ c → 1 1 ∪ c ⁡ 1 = 1 1 ⁡ 1
226 219 225 syl ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c ⁡ 1 = 1 1 ⁡ 1
227 55 55 fvsn ⊢ 1 1 ⁡ 1 = 1
228 226 227 eqtrdi ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c ⁡ 1 = 1
229 215 217 228 3netr4d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ 1 ≠ 1 1 ∪ c ⁡ 1
230 elsni ⊢ y ∈ 1 → y = 1
231 230 fveq2d ⊢ y ∈ 1 → F ⁡ y = F ⁡ 1
232 230 fveq2d ⊢ y ∈ 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ 1
233 231 232 neeq12d ⊢ y ∈ 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ F ⁡ 1 ≠ 1 1 ∪ c ⁡ 1
234 229 233 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ c ∈ C → y ∈ 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
235 234 imp ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
236 219 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → Fun ⁡ 1 1 ∪ c
237 ssun2 ⊢ c ⊆ 1 1 ∪ c
238 237 a1i ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → c ⊆ 1 1 ∪ c
239 f1odm ⊢ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 → dom ⁡ c = 2 … N + 1
240 191 239 syl ⊢ φ ∧ c ∈ C → dom ⁡ c = 2 … N + 1
241 240 eleq2d ⊢ φ ∧ c ∈ C → y ∈ dom ⁡ c ↔ y ∈ 2 … N + 1
242 241 biimpar ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y ∈ dom ⁡ c
243 funssfv ⊢ Fun ⁡ 1 1 ∪ c ∧ c ⊆ 1 1 ∪ c ∧ y ∈ dom ⁡ c → 1 1 ∪ c ⁡ y = c ⁡ y
244 236 238 242 243 syl3anc ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y = c ⁡ y
245 f1of ⊢ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 → c : 2 … N + 1 ⟶ 2 … N + 1
246 191 245 syl ⊢ φ ∧ c ∈ C → c : 2 … N + 1 ⟶ 2 … N + 1
247 5 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → M ∈ 2 … N + 1
248 246 247 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ c ∈ C → c ⁡ M ∈ 2 … N + 1
249 nelne2 ⊢ c ⁡ M ∈ 2 … N + 1 ∧ ¬ 1 ∈ 2 … N + 1 → c ⁡ M ≠ 1
250 248 101 249 sylancl ⊢ φ ∧ c ∈ C → c ⁡ M ≠ 1
251 250 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → c ⁡ M ≠ 1
252 72 ad2antrr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ M = 1
253 251 252 neeqtrrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → c ⁡ M ≠ F ⁡ M
254 fveq2 ⊢ y = M → c ⁡ y = c ⁡ M
255 254 130 neeq12d ⊢ y = M → c ⁡ y ≠ F ⁡ y ↔ c ⁡ M ≠ F ⁡ M
256 253 255 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y = M → c ⁡ y ≠ F ⁡ y
257 190 simprd ⊢ φ ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 2 … N + 1 c ⁡ y ≠ y
258 257 r19.21bi ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → c ⁡ y ≠ y
259 258 adantrr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → c ⁡ y ≠ y
260 145 adantlr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → F ⁡ y = y
261 259 260 neeqtrrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 ∧ y ≠ M → c ⁡ y ≠ F ⁡ y
262 261 expr ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → y ≠ M → c ⁡ y ≠ F ⁡ y
263 256 262 pm2.61dne ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → c ⁡ y ≠ F ⁡ y
264 244 263 eqnetrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ F ⁡ y
265 264 necomd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
266 235 265 jaodan ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 ∨ y ∈ 2 … N + 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
267 212 266 syldan ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
268 207 267 eqnetrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F -1 ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y
269 24 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
270 204 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y ∈ 1 … N + 1
271 f1ocnvfv ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ 1 1 ∪ c ⁡ y ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y = y → F -1 ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
272 269 270 271 syl2an2r ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y = y → F -1 ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
273 272 necon3d ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F -1 ⁡ y ≠ 1 1 ∪ c ⁡ y → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
274 268 273 mpd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
275 206 274 eqnetrd ⊢ φ ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 1 … N + 1 → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
276 275 ralrimiva ⊢ φ ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
277 snex ⊢ 1 1 ∈ V
278 277 183 unex ⊢ 1 1 ∪ c ∈ V
279 171 278 coex ⊢ F ∘ 1 1 ∪ c ∈ V
280 f1oeq1 ⊢ f = F ∘ 1 1 ∪ c → f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ↔ F ∘ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
281 fveq1 ⊢ f = F ∘ 1 1 ∪ c → f ⁡ y = F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y
282 281 neeq1d ⊢ f = F ∘ 1 1 ∪ c → f ⁡ y ≠ y ↔ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
283 282 ralbidv ⊢ f = F ∘ 1 1 ∪ c → ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
284 280 283 anbi12d ⊢ f = F ∘ 1 1 ∪ c → f : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 f ⁡ y ≠ y ↔ F ∘ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
285 279 284 3 elab2 ⊢ F ∘ 1 1 ∪ c ∈ A ↔ F ∘ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ y ≠ y
286 202 276 285 sylanbrc ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ∈ A
287 62 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 ∈ 1 … N + 1
288 204 287 fvco3d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ 1
289 228 fveq2d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = F ⁡ 1
290 288 289 217 3eqtrd ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = M
291 119 5 sselid ⊢ φ → M ∈ 1 … N + 1
292 291 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → M ∈ 1 … N + 1
293 204 292 fvco3d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M = F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ M
294 237 a1i ⊢ φ ∧ c ∈ C → c ⊆ 1 1 ∪ c
295 247 240 eleqtrrd ⊢ φ ∧ c ∈ C → M ∈ dom ⁡ c
296 funssfv ⊢ Fun ⁡ 1 1 ∪ c ∧ c ⊆ 1 1 ∪ c ∧ M ∈ dom ⁡ c → 1 1 ∪ c ⁡ M = c ⁡ M
297 219 294 295 296 syl3anc ⊢ φ ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c ⁡ M = c ⁡ M
298 297 fveq2d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ 1 1 ∪ c ⁡ M = F ⁡ c ⁡ M
299 293 298 eqtrd ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M = F ⁡ c ⁡ M
300 123 fveq1d ⊢ φ → F -1 ⁡ 1 = F ⁡ 1
301 300 216 eqtrd ⊢ φ → F -1 ⁡ 1 = M
302 301 adantr ⊢ φ ∧ c ∈ C → F -1 ⁡ 1 = M
303 id ⊢ y = M → y = M
304 254 303 neeq12d ⊢ y = M → c ⁡ y ≠ y ↔ c ⁡ M ≠ M
305 304 257 247 rspcdva ⊢ φ ∧ c ∈ C → c ⁡ M ≠ M
306 305 necomd ⊢ φ ∧ c ∈ C → M ≠ c ⁡ M
307 302 306 eqnetrd ⊢ φ ∧ c ∈ C → F -1 ⁡ 1 ≠ c ⁡ M
308 119 248 sselid ⊢ φ ∧ c ∈ C → c ⁡ M ∈ 1 … N + 1
309 f1ocnvfv ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 ∧ c ⁡ M ∈ 1 … N + 1 → F ⁡ c ⁡ M = 1 → F -1 ⁡ 1 = c ⁡ M
310 24 308 309 syl2an2r ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ c ⁡ M = 1 → F -1 ⁡ 1 = c ⁡ M
311 310 necon3d ⊢ φ ∧ c ∈ C → F -1 ⁡ 1 ≠ c ⁡ M → F ⁡ c ⁡ M ≠ 1
312 307 311 mpd ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ⁡ c ⁡ M ≠ 1
313 299 312 eqnetrd ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M ≠ 1
314 290 313 jca ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = M ∧ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M ≠ 1
315 fveq1 ⊢ g = F ∘ 1 1 ∪ c → g ⁡ 1 = F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1
316 315 eqeq1d ⊢ g = F ∘ 1 1 ∪ c → g ⁡ 1 = M ↔ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = M
317 fveq1 ⊢ g = F ∘ 1 1 ∪ c → g ⁡ M = F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M
318 317 neeq1d ⊢ g = F ∘ 1 1 ∪ c → g ⁡ M ≠ 1 ↔ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M ≠ 1
319 316 318 anbi12d ⊢ g = F ∘ 1 1 ∪ c → g ⁡ 1 = M ∧ g ⁡ M ≠ 1 ↔ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = M ∧ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M ≠ 1
320 319 8 elrab2 ⊢ F ∘ 1 1 ∪ c ∈ B ↔ F ∘ 1 1 ∪ c ∈ A ∧ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ 1 = M ∧ F ∘ 1 1 ∪ c ⁡ M ≠ 1
321 286 314 320 sylanbrc ⊢ φ ∧ c ∈ C → F ∘ 1 1 ∪ c ∈ B
322 24 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
323 f1of1 ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1
324 322 323 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1
325 f1of ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
326 322 325 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
327 67 adantrr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
328 326 327 fcod ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
329 204 adantrl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1
330 cocan1 ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 1 … N + 1 ∧ F ∘ b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 ∧ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 → F ∘ F ∘ b = F ∘ 1 1 ∪ c ↔ F ∘ b = 1 1 ∪ c
331 324 328 329 330 syl3anc ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F ∘ b = F ∘ 1 1 ∪ c ↔ F ∘ b = 1 1 ∪ c
332 coass ⊢ F ∘ F ∘ b = F ∘ F ∘ b
333 123 coeq1d ⊢ φ → F -1 ∘ F = F ∘ F
334 f1ococnv1 ⊢ F : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → F -1 ∘ F = I ↾ 1 … N + 1
335 24 334 syl ⊢ φ → F -1 ∘ F = I ↾ 1 … N + 1
336 333 335 eqtr3d ⊢ φ → F ∘ F = I ↾ 1 … N + 1
337 336 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F = I ↾ 1 … N + 1
338 337 coeq1d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F ∘ b = I ↾ 1 … N + 1 ∘ b
339 fcoi2 ⊢ b : 1 … N + 1 ⟶ 1 … N + 1 → I ↾ 1 … N + 1 ∘ b = b
340 327 339 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → I ↾ 1 … N + 1 ∘ b = b
341 338 340 eqtrd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F ∘ b = b
342 332 341 eqtr3id ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F ∘ b = b
343 342 eqeq1d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ F ∘ b = F ∘ 1 1 ∪ c ↔ b = F ∘ 1 1 ∪ c
344 74 adantrr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b ⁡ 1 = 1
345 228 adantrl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c ⁡ 1 = 1
346 344 345 eqtr4d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b ⁡ 1 = 1 1 ∪ c ⁡ 1
347 fveq2 ⊢ y = 1 → F ∘ b ⁡ y = F ∘ b ⁡ 1
348 fveq2 ⊢ y = 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ 1
349 347 348 eqeq12d ⊢ y = 1 → F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ F ∘ b ⁡ 1 = 1 1 ∪ c ⁡ 1
350 55 349 ralsn ⊢ ∀ y ∈ 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ F ∘ b ⁡ 1 = 1 1 ∪ c ⁡ 1
351 346 350 sylibr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
352 351 biantrurd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
353 ralunb ⊢ ∀ y ∈ 1 ∪ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
354 352 353 bitr4di ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 1 ∪ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
355 176 adantl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = F ∘ b ⁡ y
356 355 eqcomd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ⁡ y = F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y
357 244 adantlrl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → 1 1 ∪ c ⁡ y = c ⁡ y
358 356 357 eqeq12d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C ∧ y ∈ 2 … N + 1 → F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = c ⁡ y
359 358 ralbidva ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = c ⁡ y
360 92 adantr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → 1 ∪ 2 … N + 1 = 1 … N + 1
361 360 raleqdv ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 1 ∪ 2 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
362 354 359 361 3bitr3rd ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = c ⁡ y
363 57 adantrr ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b Fn 1 … N + 1
364 200 adantrl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1
365 f1ofn ⊢ 1 1 ∪ c : 1 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 1 … N + 1 → 1 1 ∪ c Fn 1 … N + 1
366 364 365 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → 1 1 ∪ c Fn 1 … N + 1
367 eqfnfv ⊢ F ∘ b Fn 1 … N + 1 ∧ 1 1 ∪ c Fn 1 … N + 1 → F ∘ b = 1 1 ∪ c ↔ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
368 363 366 367 syl2anc ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b = 1 1 ∪ c ↔ ∀ y ∈ 1 … N + 1 F ∘ b ⁡ y = 1 1 ∪ c ⁡ y
369 fnssres ⊢ F ∘ b Fn 1 … N + 1 ∧ 2 … N + 1 ⊆ 1 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 Fn 2 … N + 1
370 363 119 369 sylancl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 Fn 2 … N + 1
371 191 adantrl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1
372 f1ofn ⊢ c : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 → c Fn 2 … N + 1
373 371 372 syl ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → c Fn 2 … N + 1
374 eqfnfv ⊢ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 Fn 2 … N + 1 ∧ c Fn 2 … N + 1 → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 = c ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = c ⁡ y
375 370 373 374 syl2anc ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b ↾ 2 … N + 1 = c ↔ ∀ y ∈ 2 … N + 1 F ∘ b ↾ 2 … N + 1 ⁡ y = c ⁡ y
376 362 368 375 3bitr4d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b = 1 1 ∪ c ↔ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 = c
377 eqcom ⊢ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 = c ↔ c = F ∘ b ↾ 2 … N + 1
378 376 377 bitrdi ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → F ∘ b = 1 1 ∪ c ↔ c = F ∘ b ↾ 2 … N + 1
379 331 343 378 3bitr3d ⊢ φ ∧ b ∈ B ∧ c ∈ C → b = F ∘ 1 1 ∪ c ↔ c = F ∘ b ↾ 2 … N + 1
380 20 182 321 379 f1o2d ⊢ φ → b ∈ B ⟼ F ∘ b ↾ 2 … N + 1 : B ⟶ 1-1 onto C
381 19 380 hasheqf1od ⊢ φ → B = C
382 1 2 derangen2 ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin → D ⁡ 2 … N + 1 = S ⁡ 2 … N + 1
383 1 derangval ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin → D ⁡ 2 … N + 1 = f | f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
384 10 fveq2i ⊢ C = f | f : 2 … N + 1 ⟶ 1-1 onto 2 … N + 1 ∧ ∀ y ∈ 2 … N + 1 f ⁡ y ≠ y
385 383 384 eqtr4di ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin → D ⁡ 2 … N + 1 = C
386 382 385 eqtr3d ⊢ 2 … N + 1 ∈ Fin → S ⁡ 2 … N + 1 = C
387 163 386 ax-mp ⊢ S ⁡ 2 … N + 1 = C
388 4 59 eleqtrdi ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ 1
389 eluzp1p1 ⊢ N ∈ ℤ ≥ 1 → N + 1 ∈ ℤ ≥ 1 + 1
390 388 389 syl ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ ≥ 1 + 1
391 df-2 ⊢ 2 = 1 + 1
392 391 fveq2i ⊢ ℤ ≥ 2 = ℤ ≥ 1 + 1
393 390 392 eleqtrrdi ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ ≥ 2
394 hashfz ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 2 → 2 … N + 1 = N + 1 - 2 + 1
395 393 394 syl ⊢ φ → 2 … N + 1 = N + 1 - 2 + 1
396 58 nncnd ⊢ φ → N + 1 ∈ ℂ
397 2cnd ⊢ φ → 2 ∈ ℂ
398 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
399 396 397 398 subsubd ⊢ φ → N + 1 - 2 − 1 = N + 1 - 2 + 1
400 2m1e1 ⊢ 2 − 1 = 1
401 400 oveq2i ⊢ N + 1 - 2 − 1 = N + 1 - 1
402 4 nncnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
403 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
404 pncan ⊢ N ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → N + 1 - 1 = N
405 402 403 404 sylancl ⊢ φ → N + 1 - 1 = N
406 401 405 eqtrid ⊢ φ → N + 1 - 2 − 1 = N
407 395 399 406 3eqtr2d ⊢ φ → 2 … N + 1 = N
408 407 fveq2d ⊢ φ → S ⁡ 2 … N + 1 = S ⁡ N
409 387 408 eqtr3id ⊢ φ → C = S ⁡ N
410 381 409 eqtrd ⊢ φ → B = S ⁡ N