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Theorem isotr 5833
Description: Composition (transitive) law for isomorphism. Proposition 6.30(3) of [TakeutiZaring] p. 33. (Contributed by NM, 27-Apr-2004.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 5-Dec-2016.)
Assertion
Ref Expression
isotr  |-  ( ( H  Isom  R ,  S  ( A ,  B )  /\  G  Isom  S ,  T  ( B ,  C ) )  ->  ( G  o.  H )  Isom  R ,  T  ( A ,  C ) )

Proof of Theorem isotr
Dummy variables  x  y  z  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 443 . . . 4  |-  ( ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  (
z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) )  ->  G : B -1-1-onto-> C )
2 simpl 443 . . . 4  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  (
x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) ) )  ->  H : A -1-1-onto-> B )
3 f1oco 5496 . . . 4  |-  ( ( G : B -1-1-onto-> C  /\  H : A -1-1-onto-> B )  ->  ( G  o.  H ) : A -1-1-onto-> C )
41, 2, 3syl2anr 464 . . 3  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( H `  x
) S ( H `
 y ) ) )  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) )  -> 
( G  o.  H
) : A -1-1-onto-> C )
5 f1of 5472 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( H : A -1-1-onto-> B  ->  H : A
--> B )
65ad2antrr 706 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  H : A
--> B )
7 simprl 732 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  x  e.  A )
8 ffvelrn 5663 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A --> B  /\  x  e.  A )  ->  ( H `  x
)  e.  B )
96, 7, 8syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( H `  x )  e.  B
)
10 simprr 733 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  y  e.  A )
11 ffvelrn 5663 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A --> B  /\  y  e.  A )  ->  ( H `  y
)  e.  B )
126, 10, 11syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( H `  y )  e.  B
)
13 simplrr 737 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) )
14 breq1 4026 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  ( H `  x )  ->  (
z S w  <->  ( H `  x ) S w ) )
15 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  =  ( H `  x )  ->  ( G `  z )  =  ( G `  ( H `  x ) ) )
1615breq1d 4033 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  =  ( H `  x )  ->  (
( G `  z
) T ( G `
 w )  <->  ( G `  ( H `  x
) ) T ( G `  w ) ) )
1714, 16bibi12d 312 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  ( H `  x )  ->  (
( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) )  <-> 
( ( H `  x ) S w  <-> 
( G `  ( H `  x )
) T ( G `
 w ) ) ) )
18 breq2 4027 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =  ( H `  y )  ->  (
( H `  x
) S w  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) ) )
19 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( w  =  ( H `  y )  ->  ( G `  w )  =  ( G `  ( H `  y ) ) )
2019breq2d 4035 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( w  =  ( H `  y )  ->  (
( G `  ( H `  x )
) T ( G `
 w )  <->  ( G `  ( H `  x
) ) T ( G `  ( H `
 y ) ) ) )
2118, 20bibi12d 312 . . . . . . . . . . 11  |-  ( w  =  ( H `  y )  ->  (
( ( H `  x ) S w  <-> 
( G `  ( H `  x )
) T ( G `
 w ) )  <-> 
( ( H `  x ) S ( H `  y )  <-> 
( G `  ( H `  x )
) T ( G `
 ( H `  y ) ) ) ) )
2217, 21rspc2va 2891 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( H `  x )  e.  B  /\  ( H `  y
)  e.  B )  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) )  ->  (
( H `  x
) S ( H `
 y )  <->  ( G `  ( H `  x
) ) T ( G `  ( H `
 y ) ) ) )
239, 12, 13, 22syl21anc 1181 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( ( H `  x ) S ( H `  y )  <->  ( G `  ( H `  x
) ) T ( G `  ( H `
 y ) ) ) )
24 fvco3 5596 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A --> B  /\  x  e.  A )  ->  ( ( G  o.  H ) `  x
)  =  ( G `
 ( H `  x ) ) )
256, 7, 24syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( ( G  o.  H ) `  x )  =  ( G `  ( H `
 x ) ) )
26 fvco3 5596 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( H : A --> B  /\  y  e.  A )  ->  ( ( G  o.  H ) `  y
)  =  ( G `
 ( H `  y ) ) )
276, 10, 26syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( ( G  o.  H ) `  y )  =  ( G `  ( H `
 y ) ) )
2825, 27breq12d 4036 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( (
( G  o.  H
) `  x ) T ( ( G  o.  H ) `  y )  <->  ( G `  ( H `  x
) ) T ( G `  ( H `
 y ) ) ) )
2923, 28bitr4d 247 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( ( H `  x ) S ( H `  y )  <->  ( ( G  o.  H ) `  x ) T ( ( G  o.  H
) `  y )
) )
3029bibi2d 309 . . . . . . 7  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )  /\  (
x  e.  A  /\  y  e.  A )
)  ->  ( (
x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) )  <->  ( x R y  <->  ( ( G  o.  H ) `  x ) T ( ( G  o.  H
) `  y )
) ) )
31302ralbidva 2583 . . . . . 6  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  (
z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) )  -> 
( A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) )  <->  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( ( G  o.  H ) `  x
) T ( ( G  o.  H ) `
 y ) ) ) )
3231biimpd 198 . . . . 5  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  (
z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) )  -> 
( A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) )  ->  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <->  ( ( G  o.  H ) `  x ) T ( ( G  o.  H
) `  y )
) ) )
3332impancom 427 . . . 4  |-  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  (
x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) ) )  ->  (
( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) )  ->  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <->  ( ( G  o.  H ) `  x ) T ( ( G  o.  H
) `  y )
) ) )
3433imp 418 . . 3  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( H `  x
) S ( H `
 y ) ) )  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) )  ->  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( ( G  o.  H ) `  x
) T ( ( G  o.  H ) `
 y ) ) )
354, 34jca 518 . 2  |-  ( ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( H `  x
) S ( H `
 y ) ) )  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) )  -> 
( ( G  o.  H ) : A -1-1-onto-> C  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( ( G  o.  H ) `  x
) T ( ( G  o.  H ) `
 y ) ) ) )
36 df-isom 5264 . . 3  |-  ( H 
Isom  R ,  S  ( A ,  B )  <-> 
( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( H `  x
) S ( H `
 y ) ) ) )
37 df-isom 5264 . . 3  |-  ( G 
Isom  S ,  T  ( B ,  C )  <-> 
( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <-> 
( G `  z
) T ( G `
 w ) ) ) )
3836, 37anbi12i 678 . 2  |-  ( ( H  Isom  R ,  S  ( A ,  B )  /\  G  Isom  S ,  T  ( B ,  C ) )  <->  ( ( H : A -1-1-onto-> B  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <->  ( H `  x ) S ( H `  y ) ) )  /\  ( G : B -1-1-onto-> C  /\  A. z  e.  B  A. w  e.  B  ( z S w  <->  ( G `  z ) T ( G `  w ) ) ) ) )
39 df-isom 5264 . 2  |-  ( ( G  o.  H ) 
Isom  R ,  T  ( A ,  C )  <-> 
( ( G  o.  H ) : A -1-1-onto-> C  /\  A. x  e.  A  A. y  e.  A  ( x R y  <-> 
( ( G  o.  H ) `  x
) T ( ( G  o.  H ) `
 y ) ) ) )
4035, 38, 393imtr4i 257 1  |-  ( ( H  Isom  R ,  S  ( A ,  B )  /\  G  Isom  S ,  T  ( B ,  C ) )  ->  ( G  o.  H )  Isom  R ,  T  ( A ,  C ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   class class class wbr 4023    o. ccom 4693   -->wf 5251   -1-1-onto->wf1o 5254   ` cfv 5255    Isom wiso 5256
This theorem is referenced by:  weisoeq  5853  oieu  7254  fz1isolem  11399  erdsze2lem2  23735
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-br 4024  df-opab 4078  df-id 4309  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264
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