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Theorem fun11iun 5354
Description: The union of a chain (with respect to inclusion) of one-to-one functions is a one-to-one function. (Contributed by Mario Carneiro, 20-May-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
fun11iun.1  |-  ( x  =  y  ->  B  =  C )
fun11iun.2  |-  B  e. 
_V
Assertion
Ref Expression
fun11iun  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D -1-1-> S )
Distinct variable groups:    x, A    y, A    y, B    x, C    x, S
Allowed substitution hints:    B( x)    C( y)    D( x, y)    S( y)

Proof of Theorem fun11iun
Dummy variables  u  v  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vex 2661 . . . . . . . . . 10  |-  u  e. 
_V
2 eqeq1 2122 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  u  ->  (
z  =  B  <->  u  =  B ) )
32rexbidv 2413 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  u  ->  ( E. x  e.  A  z  =  B  <->  E. x  e.  A  u  =  B ) )
41, 3elab 2800 . . . . . . . . 9  |-  ( u  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  <->  E. x  e.  A  u  =  B )
5 r19.29 2544 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  E. x  e.  A  u  =  B )  ->  E. x  e.  A  ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  =  B ) )
6 nfv 1491 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ x
( Fun  u  /\  Fun  `' u )
7 nfre1 2451 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  F/ x E. x  e.  A  z  =  B
87nfab 2261 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/_ x { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }
9 nfv 1491 . . . . . . . . . . . . 13  |-  F/ x
( u  C_  v  \/  v  C_  u )
108, 9nfralxy 2446 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/ x A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( u  C_  v  \/  v  C_  u )
116, 10nfan 1527 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ x
( ( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e. 
{ z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) )
12 f1eq1 5291 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( u  =  B  ->  (
u : D -1-1-> S  <->  B : D -1-1-> S ) )
1312biimparc 295 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( B : D -1-1-> S  /\  u  =  B
)  ->  u : D -1-1-> S )
14 df-f1 5096 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( u : D -1-1-> S  <->  ( u : D --> S  /\  Fun  `' u ) )
15 ffun 5243 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( u : D --> S  ->  Fun  u )
1615anim1i 336 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( u : D --> S  /\  Fun  `' u )  ->  ( Fun  u  /\  Fun  `' u ) )
1714, 16sylbi 120 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( u : D -1-1-> S  -> 
( Fun  u  /\  Fun  `' u ) )
1813, 17syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( B : D -1-1-> S  /\  u  =  B
)  ->  ( Fun  u  /\  Fun  `' u
) )
1918adantlr 466 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
) )  /\  u  =  B )  ->  ( Fun  u  /\  Fun  `' u ) )
20 vex 2661 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  v  e. 
_V
21 eqeq1 2122 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  v  ->  (
z  =  B  <->  v  =  B ) )
2221rexbidv 2413 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( z  =  v  ->  ( E. x  e.  A  z  =  B  <->  E. x  e.  A  v  =  B ) )
2320, 22elab 2800 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  <->  E. x  e.  A  v  =  B )
24 fun11iun.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( x  =  y  ->  B  =  C )
2524eqeq2d 2127 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  y  ->  (
v  =  B  <->  v  =  C ) )
2625cbvrexv 2630 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( E. x  e.  A  v  =  B  <->  E. y  e.  A  v  =  C )
27 r19.29 2544 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B )  /\  E. y  e.  A  v  =  C )  ->  E. y  e.  A  ( ( B  C_  C  \/  C  C_  B
)  /\  v  =  C ) )
28 sseq12 3090 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25  |-  ( ( u  =  B  /\  v  =  C )  ->  ( u  C_  v  <->  B 
C_  C ) )
2928ancoms 266 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( v  =  C  /\  u  =  B )  ->  ( u  C_  v  <->  B 
C_  C ) )
30 sseq12 3090 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24  |-  ( ( v  =  C  /\  u  =  B )  ->  ( v  C_  u  <->  C 
C_  B ) )
3129, 30orbi12d 765 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23  |-  ( ( v  =  C  /\  u  =  B )  ->  ( ( u  C_  v  \/  v  C_  u )  <->  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) ) )
3231biimprcd 159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( ( B  C_  C  \/  C  C_  B )  -> 
( ( v  =  C  /\  u  =  B )  ->  (
u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
3332expdimp 257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ( ( B  C_  C  \/  C  C_  B )  /\  v  =  C )  ->  ( u  =  B  ->  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
3433rexlimivw 2520 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( E. y  e.  A  ( ( B  C_  C  \/  C  C_  B )  /\  v  =  C )  ->  ( u  =  B  ->  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
3534imp 123 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( E. y  e.  A  ( ( B  C_  C  \/  C  C_  B
)  /\  v  =  C )  /\  u  =  B )  ->  (
u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
3627, 35sylan 279 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( ( A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
)  /\  E. y  e.  A  v  =  C )  /\  u  =  B )  ->  (
u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
3736an32s 540 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
)  /\  u  =  B )  /\  E. y  e.  A  v  =  C )  ->  (
u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
3837adantlll 469 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  =  B )  /\  E. y  e.  A  v  =  C )  ->  ( u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
3926, 38sylan2b 283 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  =  B )  /\  E. x  e.  A  v  =  B )  ->  ( u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
4023, 39sylan2b 283 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  =  B )  /\  v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )  ->  (
u  C_  v  \/  v  C_  u ) )
4140ralrimiva 2480 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
) )  /\  u  =  B )  ->  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) )
4219, 41jca 302 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
) )  /\  u  =  B )  ->  (
( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
4342a1i 9 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  A  ->  (
( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  =  B )  ->  ( ( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e. 
{ z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) ) ) )
4411, 43rexlimi 2517 . . . . . . . . . 10  |-  ( E. x  e.  A  ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B
) )  /\  u  =  B )  ->  (
( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
455, 44syl 14 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  E. x  e.  A  u  =  B )  ->  ( ( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
464, 45sylan2b 283 . . . . . . . 8  |-  ( ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  u  e.  {
z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )  ->  (
( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
4746ralrimiva 2480 . . . . . . 7  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  A. u  e.  {
z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( ( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( u  C_  v  \/  v  C_  u ) ) )
48 fun11uni 5161 . . . . . . 7  |-  ( A. u  e.  { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } 
( ( Fun  u  /\  Fun  `' u )  /\  A. v  e. 
{ z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  ( u 
C_  v  \/  v  C_  u ) )  -> 
( Fun  U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  /\  Fun  `' U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } ) )
4947, 48syl 14 . . . . . 6  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( Fun  U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }  /\  Fun  `'
U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }
) )
5049simpld 111 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  Fun  U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )
51 fun11iun.2 . . . . . . 7  |-  B  e. 
_V
5251dfiun2 3815 . . . . . 6  |-  U_ x  e.  A  B  =  U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }
5352funeqi 5112 . . . . 5  |-  ( Fun  U_ x  e.  A  B 
<->  Fun  U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )
5450, 53sylibr 133 . . . 4  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  Fun  U_ x  e.  A  B )
55 nfra1 2441 . . . . . . 7  |-  F/ x A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )
56 rsp 2455 . . . . . . . . 9  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( x  e.  A  ->  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) ) ) )
571eldm2 4705 . . . . . . . . . . 11  |-  ( u  e.  dom  B  <->  E. v <. u ,  v >.  e.  B )
58 f1dm 5301 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( B : D -1-1-> S  ->  dom  B  =  D )
5958eleq2d 2185 . . . . . . . . . . 11  |-  ( B : D -1-1-> S  -> 
( u  e.  dom  B  <-> 
u  e.  D ) )
6057, 59syl5bbr 193 . . . . . . . . . 10  |-  ( B : D -1-1-> S  -> 
( E. v <.
u ,  v >.  e.  B  <->  u  e.  D
) )
6160adantr 272 . . . . . . . . 9  |-  ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( E. v <. u ,  v >.  e.  B  <->  u  e.  D
) )
6256, 61syl6 33 . . . . . . . 8  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( x  e.  A  ->  ( E. v <. u ,  v
>.  e.  B  <->  u  e.  D ) ) )
6362imp 123 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  /\  x  e.  A
)  ->  ( E. v <. u ,  v
>.  e.  B  <->  u  e.  D ) )
6455, 63rexbida 2407 . . . . . 6  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( E. x  e.  A  E. v <. u ,  v >.  e.  B  <->  E. x  e.  A  u  e.  D )
)
65 eliun 3785 . . . . . . . 8  |-  ( <.
u ,  v >.  e.  U_ x  e.  A  B 
<->  E. x  e.  A  <. u ,  v >.  e.  B )
6665exbii 1567 . . . . . . 7  |-  ( E. v <. u ,  v
>.  e.  U_ x  e.  A  B  <->  E. v E. x  e.  A  <. u ,  v >.  e.  B )
671eldm2 4705 . . . . . . 7  |-  ( u  e.  dom  U_ x  e.  A  B  <->  E. v <. u ,  v >.  e.  U_ x  e.  A  B )
68 rexcom4 2681 . . . . . . 7  |-  ( E. x  e.  A  E. v <. u ,  v
>.  e.  B  <->  E. v E. x  e.  A  <. u ,  v >.  e.  B )
6966, 67, 683bitr4i 211 . . . . . 6  |-  ( u  e.  dom  U_ x  e.  A  B  <->  E. x  e.  A  E. v <. u ,  v >.  e.  B )
70 eliun 3785 . . . . . 6  |-  ( u  e.  U_ x  e.  A  D  <->  E. x  e.  A  u  e.  D )
7164, 69, 703bitr4g 222 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ( u  e. 
dom  U_ x  e.  A  B 
<->  u  e.  U_ x  e.  A  D )
)
7271eqrdv 2113 . . . 4  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  dom  U_ x  e.  A  B  =  U_ x  e.  A  D
)
73 df-fn 5094 . . . 4  |-  ( U_ x  e.  A  B  Fn  U_ x  e.  A  D 
<->  ( Fun  U_ x  e.  A  B  /\  dom  U_ x  e.  A  B  =  U_ x  e.  A  D ) )
7454, 72, 73sylanbrc 411 . . 3  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  U_ x  e.  A  B  Fn  U_ x  e.  A  D )
75 rniun 4917 . . . 4  |-  ran  U_ x  e.  A  B  =  U_ x  e.  A  ran  B
76 f1rn 5297 . . . . . . 7  |-  ( B : D -1-1-> S  ->  ran  B  C_  S )
7776adantr 272 . . . . . 6  |-  ( ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ran  B  C_  S
)
7877ralimi 2470 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  A. x  e.  A  ran  B  C_  S )
79 iunss 3822 . . . . 5  |-  ( U_ x  e.  A  ran  B 
C_  S  <->  A. x  e.  A  ran  B  C_  S )
8078, 79sylibr 133 . . . 4  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  U_ x  e.  A  ran  B  C_  S )
8175, 80eqsstrid 3111 . . 3  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  ran  U_ x  e.  A  B  C_  S
)
82 df-f 5095 . . 3  |-  ( U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D
--> S  <->  ( U_ x  e.  A  B  Fn  U_ x  e.  A  D  /\  ran  U_ x  e.  A  B  C_  S ) )
8374, 81, 82sylanbrc 411 . 2  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D --> S )
8449simprd 113 . . 3  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  Fun  `' U. {
z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )
8552cnveqi 4682 . . . 4  |-  `' U_ x  e.  A  B  =  `' U. { z  |  E. x  e.  A  z  =  B }
8685funeqi 5112 . . 3  |-  ( Fun  `' U_ x  e.  A  B 
<->  Fun  `' U. {
z  |  E. x  e.  A  z  =  B } )
8784, 86sylibr 133 . 2  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  Fun  `' U_ x  e.  A  B )
88 df-f1 5096 . 2  |-  ( U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D -1-1-> S  <->  ( U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D
--> S  /\  Fun  `' U_ x  e.  A  B
) )
8983, 87, 88sylanbrc 411 1  |-  ( A. x  e.  A  ( B : D -1-1-> S  /\  A. y  e.  A  ( B  C_  C  \/  C  C_  B ) )  ->  U_ x  e.  A  B : U_ x  e.  A  D -1-1-> S )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 103    <-> wb 104    \/ wo 680    = wceq 1314   E.wex 1451    e. wcel 1463   {cab 2101   A.wral 2391   E.wrex 2392   _Vcvv 2658    C_ wss 3039   <.cop 3498   U.cuni 3704   U_ciun 3781   `'ccnv 4506   dom cdm 4507   ran crn 4508   Fun wfun 5085    Fn wfn 5086   -->wf 5087   -1-1->wf1 5088
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-io 681  ax-5 1406  ax-7 1407  ax-gen 1408  ax-ie1 1452  ax-ie2 1453  ax-8 1465  ax-10 1466  ax-11 1467  ax-i12 1468  ax-bndl 1469  ax-4 1470  ax-13 1474  ax-14 1475  ax-17 1489  ax-i9 1493  ax-ial 1497  ax-i5r 1498  ax-ext 2097  ax-sep 4014  ax-pow 4066  ax-pr 4099  ax-un 4323
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 947  df-tru 1317  df-nf 1420  df-sb 1719  df-eu 1978  df-mo 1979  df-clab 2102  df-cleq 2108  df-clel 2111  df-nfc 2245  df-ral 2396  df-rex 2397  df-v 2660  df-un 3043  df-in 3045  df-ss 3052  df-pw 3480  df-sn 3501  df-pr 3502  df-op 3504  df-uni 3705  df-iun 3783  df-br 3898  df-opab 3958  df-id 4183  df-xp 4513  df-rel 4514  df-cnv 4515  df-co 4516  df-dm 4517  df-rn 4518  df-fun 5093  df-fn 5094  df-f 5095  df-f1 5096
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