MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pmtr3ncom Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pmtr3ncom 17664
Description: Transpositions over sets with at least 3 elements are not commutative, see also the remark in [Rotman] p. 28. (Contributed by AV, 21-Mar-2019.)
Hypothesis
Ref Expression
pmtr3ncom.t 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
pmtr3ncom ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
Distinct variable groups:   𝐷,𝑓,𝑔   𝑇,𝑓,𝑔
Allowed substitution hints:   𝑉(𝑓,𝑔)

Proof of Theorem pmtr3ncom
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 hashge3el3dif 13072 . 2 ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧))
2 simprl 789 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → 𝐷𝑉)
3 prssi 4292 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
43adantr 479 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
54ad2antrr 757 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
6 simplll 793 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑥𝐷)
7 simplr 787 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → 𝑦𝐷)
87adantr 479 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑦𝐷)
9 simpr1 1059 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑥𝑦)
10 pr2nelem 8687 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷𝑥𝑦) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2𝑜)
116, 8, 9, 10syl3anc 1317 . . . . . . . 8 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2𝑜)
1211adantr 479 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2𝑜)
13 pmtr3ncom.t . . . . . . . 8 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
14 eqid 2609 . . . . . . . 8 ran 𝑇 = ran 𝑇
1513, 14pmtrrn 17646 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷 ∧ {𝑥, 𝑦} ≈ 2𝑜) → (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇)
162, 5, 12, 15syl3anc 1317 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇)
17 prssi 4292 . . . . . . . . 9 ((𝑦𝐷𝑧𝐷) → {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷)
1817adantll 745 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷)
1918ad2antrr 757 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷)
20 simplr 787 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑧𝐷)
21 simpr3 1061 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑦𝑧)
22 pr2nelem 8687 . . . . . . . . 9 ((𝑦𝐷𝑧𝐷𝑦𝑧) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2𝑜)
238, 20, 21, 22syl3anc 1317 . . . . . . . 8 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2𝑜)
2423adantr 479 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2𝑜)
2513, 14pmtrrn 17646 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷 ∧ {𝑦, 𝑧} ≈ 2𝑜) → (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇)
262, 19, 24, 25syl3anc 1317 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇)
27 df-3an 1032 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷) ↔ ((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷))
2827biimpri 216 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷))
2928ad2antrr 757 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷))
30 simplr 787 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧))
31 eqid 2609 . . . . . . . 8 (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) = (𝑇‘{𝑥, 𝑦})
32 eqid 2609 . . . . . . . 8 (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) = (𝑇‘{𝑦, 𝑧})
3313, 31, 32pmtr3ncomlem2 17663 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
342, 29, 30, 33syl3anc 1317 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
35 coeq2 5190 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → (𝑔𝑓) = (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})))
36 coeq1 5189 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → (𝑓𝑔) = ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔))
3735, 36neeq12d 2842 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → ((𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔) ↔ (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔)))
38 coeq1 5189 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) = ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})))
39 coeq2 5190 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔) = ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
4038, 39neeq12d 2842 . . . . . . 7 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → ((𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔) ↔ ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}))))
4137, 40rspc2ev 3294 . . . . . 6 (((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇 ∧ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇 ∧ ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}))) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
4216, 26, 34, 41syl3anc 1317 . . . . 5 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷))) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
4342exp31 627 . . . 4 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → ((𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))))
4443rexlimdva 3012 . . 3 ((𝑥𝐷𝑦𝐷) → (∃𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))))
4544rexlimivv 3017 . 2 (∃𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔)))
461, 45mpcom 37 1 ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (#‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382  w3a 1030   = wceq 1474  wcel 1976  wne 2779  wrex 2896  wss 3539  {cpr 4126   class class class wbr 4577  ran crn 5029  ccom 5032  cfv 5790  2𝑜c2o 7418  cen 7815  cle 9931  3c3 10918  #chash 12934  pmTrspcpmtr 17630
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-rep 4693  ax-sep 4703  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6824  ax-cnex 9848  ax-resscn 9849  ax-1cn 9850  ax-icn 9851  ax-addcl 9852  ax-addrcl 9853  ax-mulcl 9854  ax-mulrcl 9855  ax-mulcom 9856  ax-addass 9857  ax-mulass 9858  ax-distr 9859  ax-i2m1 9860  ax-1ne0 9861  ax-1rid 9862  ax-rnegex 9863  ax-rrecex 9864  ax-cnre 9865  ax-pre-lttri 9866  ax-pre-lttrn 9867  ax-pre-ltadd 9868  ax-pre-mulgt0 9869
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-pss 3555  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-tp 4129  df-op 4131  df-uni 4367  df-int 4405  df-iun 4451  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-tr 4675  df-eprel 4939  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-we 4989  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-pred 5583  df-ord 5629  df-on 5630  df-lim 5631  df-suc 5632  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-om 6935  df-1st 7036  df-2nd 7037  df-wrecs 7271  df-recs 7332  df-rdg 7370  df-1o 7424  df-2o 7425  df-oadd 7428  df-er 7606  df-en 7819  df-dom 7820  df-sdom 7821  df-fin 7822  df-card 8625  df-cda 8850  df-pnf 9932  df-mnf 9933  df-xr 9934  df-ltxr 9935  df-le 9936  df-sub 10119  df-neg 10120  df-nn 10868  df-2 10926  df-3 10927  df-n0 11140  df-z 11211  df-uz 11520  df-fz 12153  df-hash 12935  df-pmtr 17631
This theorem is referenced by:  pgrpgt2nabl  41936
  Copyright terms: Public domain W3C validator