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Theorem f1oiso 5935
Description: Any one-to-one onto function determines an isomorphism with an induced relation  S. Proposition 6.33 of [TakeutiZaring] p. 34. (Contributed by NM, 30-Apr-2004.)
Assertion
Ref Expression
f1oiso  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  H  Isom  R ,  S  ( A ,  B ) )
Distinct variable groups:    x, y,
z, w, A    x, B, y    x, H, y, z, w    x, R, y, z, w
Allowed substitution hints:    B( z, w)    S( x, y, z, w)

Proof of Theorem f1oiso
Dummy variables  v  u are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 443 . 2  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  H : A -1-1-onto-> B
)
2 f1of1 5554 . . 3  |-  ( H : A -1-1-onto-> B  ->  H : A -1-1-> B )
3 df-br 4105 . . . . 5  |-  ( ( H `  v ) S ( H `  u )  <->  <. ( H `
 v ) ,  ( H `  u
) >.  e.  S )
4 eleq2 2419 . . . . . . 7  |-  ( S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) }  ->  (
<. ( H `  v
) ,  ( H `
 u ) >.  e.  S  <->  <. ( H `  v ) ,  ( H `  u )
>.  e.  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } ) )
5 fvex 5622 . . . . . . . . 9  |-  ( H `
 v )  e. 
_V
6 fvex 5622 . . . . . . . . 9  |-  ( H `
 u )  e. 
_V
7 eqeq1 2364 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  ( H `  v )  ->  (
z  =  ( H `
 x )  <->  ( H `  v )  =  ( H `  x ) ) )
87anbi1d 685 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  ( H `  v )  ->  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  <->  ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) ) ) )
98anbi1d 685 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( H `  v )  ->  (
( ( z  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  ( (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) ) )
1092rexbidv 2662 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( H `  v )  ->  ( E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) ) )
11 eqeq1 2364 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =  ( H `  u )  ->  (
w  =  ( H `
 y )  <->  ( H `  u )  =  ( H `  y ) ) )
1211anbi2d 684 . . . . . . . . . . 11  |-  ( w  =  ( H `  u )  ->  (
( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  <->  ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) ) ) )
1312anbi1d 685 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  =  ( H `  u )  ->  (
( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  ( (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) ) )
14132rexbidv 2662 . . . . . . . . 9  |-  ( w  =  ( H `  u )  ->  ( E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) ) )
155, 6, 10, 14opelopab 4368 . . . . . . . 8  |-  ( <.
( H `  v
) ,  ( H `
 u ) >.  e.  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) }  <->  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) )
16 anass 630 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  ( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  x R y ) ) )
17 f1fveq 5873 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( v  e.  A  /\  x  e.  A
) )  ->  (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  <->  v  =  x ) )
18 eqcom 2360 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( v  =  x  <->  x  =  v )
1917, 18syl6bb 252 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( v  e.  A  /\  x  e.  A
) )  ->  (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  <->  x  =  v ) )
2019anassrs 629 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  x  e.  A )  ->  (
( H `  v
)  =  ( H `
 x )  <->  x  =  v ) )
2120anbi1d 685 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  x  e.  A )  ->  (
( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  ( ( H `
 u )  =  ( H `  y
)  /\  x R
y ) )  <->  ( x  =  v  /\  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  x R y ) ) ) )
2216, 21syl5bb 248 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  x  e.  A )  ->  (
( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  ( x  =  v  /\  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  x R y ) ) ) )
2322rexbidv 2640 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  x  e.  A )  ->  ( E. y  e.  A  ( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  E. y  e.  A  ( x  =  v  /\  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  x R y ) ) ) )
24 r19.42v 2770 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( E. y  e.  A  ( x  =  v  /\  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y ) )  <->  ( x  =  v  /\  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y ) ) )
2523, 24syl6bb 252 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  x  e.  A )  ->  ( E. y  e.  A  ( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  ( x  =  v  /\  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y ) ) ) )
2625rexbidva 2636 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  ->  ( E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  E. x  e.  A  ( x  =  v  /\  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y ) ) ) )
27 breq1 4107 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  v  ->  (
x R y  <->  v R
y ) )
2827anbi2d 684 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  v  ->  (
( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y )  <->  ( ( H `
 u )  =  ( H `  y
)  /\  v R
y ) ) )
2928rexbidv 2640 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  v  ->  ( E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y )  <->  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  v R y ) ) )
3029ceqsrexv 2977 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( v  e.  A  ->  ( E. x  e.  A  ( x  =  v  /\  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  x R y ) )  <->  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  v R y ) ) )
3130adantl 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  ->  ( E. x  e.  A  (
x  =  v  /\  E. y  e.  A  ( ( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  x R y ) )  <->  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  v R y ) ) )
3226, 31bitrd 244 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  ->  ( E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  E. y  e.  A  ( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  v R y ) ) )
33 f1fveq 5873 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( u  e.  A  /\  y  e.  A
) )  ->  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  <->  u  =  y ) )
34 eqcom 2360 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( u  =  y  <->  y  =  u )
3533, 34syl6bb 252 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( u  e.  A  /\  y  e.  A
) )  ->  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  <->  y  =  u ) )
3635anassrs 629 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A
)  /\  y  e.  A )  ->  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  <->  y  =  u ) )
3736anbi1d 685 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A
)  /\  y  e.  A )  ->  (
( ( H `  u )  =  ( H `  y )  /\  v R y )  <->  ( y  =  u  /\  v R y ) ) )
3837rexbidva 2636 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A
)  ->  ( E. y  e.  A  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  v R y )  <->  E. y  e.  A  ( y  =  u  /\  v R y ) ) )
39 breq2 4108 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  =  u  ->  (
v R y  <->  v R u ) )
4039ceqsrexv 2977 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( u  e.  A  ->  ( E. y  e.  A  ( y  =  u  /\  v R y )  <->  v R u ) )
4140adantl 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A
)  ->  ( E. y  e.  A  (
y  =  u  /\  v R y )  <->  v R u ) )
4238, 41bitrd 244 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A
)  ->  ( E. y  e.  A  (
( H `  u
)  =  ( H `
 y )  /\  v R y )  <->  v R u ) )
4332, 42sylan9bb 680 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  v  e.  A
)  /\  ( H : A -1-1-> B  /\  u  e.  A ) )  -> 
( E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( ( H `  v )  =  ( H `  x )  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  v R u ) )
4443anandis 803 . . . . . . . 8  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  A
) )  ->  ( E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( ( H `
 v )  =  ( H `  x
)  /\  ( H `  u )  =  ( H `  y ) )  /\  x R y )  <->  v R u ) )
4515, 44syl5bb 248 . . . . . . 7  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  A
) )  ->  ( <. ( H `  v
) ,  ( H `
 u ) >.  e.  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) }  <-> 
v R u ) )
464, 45sylan9bbr 681 . . . . . 6  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  A ) )  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  ( <. ( H `  v ) ,  ( H `  u ) >.  e.  S  <->  v R u ) )
4746an32s 779 . . . . 5  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  A ) )  -> 
( <. ( H `  v ) ,  ( H `  u )
>.  e.  S  <->  v R u ) )
483, 47syl5rbb 249 . . . 4  |-  ( ( ( H : A -1-1-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  A ) )  -> 
( v R u  <-> 
( H `  v
) S ( H `
 u ) ) )
4948ralrimivva 2711 . . 3  |-  ( ( H : A -1-1-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  ( ( z  =  ( H `  x
)  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  A. v  e.  A  A. u  e.  A  ( v R u  <-> 
( H `  v
) S ( H `
 u ) ) )
502, 49sylan 457 . 2  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  A. v  e.  A  A. u  e.  A  ( v R u  <-> 
( H `  v
) S ( H `
 u ) ) )
51 df-isom 5346 . 2  |-  ( H 
Isom  R ,  S  ( A ,  B )  <-> 
( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. v  e.  A  A. u  e.  A  ( v R u  <-> 
( H `  v
) S ( H `
 u ) ) ) )
521, 50, 51sylanbrc 645 1  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  S  =  { <. z ,  w >.  |  E. x  e.  A  E. y  e.  A  (
( z  =  ( H `  x )  /\  w  =  ( H `  y ) )  /\  x R y ) } )  ->  H  Isom  R ,  S  ( A ,  B ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1642    e. wcel 1710   A.wral 2619   E.wrex 2620   <.cop 3719   class class class wbr 4104   {copab 4157   -1-1->wf1 5334   -1-1-onto->wf1o 5336   ` cfv 5337    Isom wiso 5338
This theorem is referenced by:  f1oiso2  5936  hartogslem1  7347  cnso  12622
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1546  ax-5 1557  ax-17 1616  ax-9 1654  ax-8 1675  ax-14 1714  ax-6 1729  ax-7 1734  ax-11 1746  ax-12 1930  ax-ext 2339  ax-sep 4222  ax-nul 4230  ax-pr 4295
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1319  df-ex 1542  df-nf 1545  df-sb 1649  df-eu 2213  df-mo 2214  df-clab 2345  df-cleq 2351  df-clel 2354  df-nfc 2483  df-ne 2523  df-ral 2624  df-rex 2625  df-rab 2628  df-v 2866  df-sbc 3068  df-dif 3231  df-un 3233  df-in 3235  df-ss 3242  df-nul 3532  df-if 3642  df-sn 3722  df-pr 3723  df-op 3725  df-uni 3909  df-br 4105  df-opab 4159  df-id 4391  df-xp 4777  df-rel 4778  df-cnv 4779  df-co 4780  df-dm 4781  df-iota 5301  df-fun 5339  df-fn 5340  df-f 5341  df-f1 5342  df-f1o 5344  df-fv 5345  df-isom 5346
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