Theorem funun 5175

Description: The union of functions with disjoint domains is a function. Theorem 4.6 of [Monk1] p. 43. (Contributed by NM, 12-Aug-1994.)

Assertion

Ref	Expression
funun	⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → Fun (𝐹 ∪ 𝐺))

Proof of Theorem funun

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		funrel 5148	. . . . 5 ⊢ (Fun 𝐹 → Rel 𝐹)
2		funrel 5148	. . . . 5 ⊢ (Fun 𝐺 → Rel 𝐺)
3	1, 2	anim12i 336	. . . 4 ⊢ ((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) → (Rel 𝐹 ∧ Rel 𝐺))
4		relun 4664	. . . 4 ⊢ (Rel (𝐹 ∪ 𝐺) ↔ (Rel 𝐹 ∧ Rel 𝐺))
5	3, 4	sylibr 133	. . 3 ⊢ ((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) → Rel (𝐹 ∪ 𝐺))
6	5	adantr 274	. 2 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → Rel (𝐹 ∪ 𝐺))
7		elun 3222	. . . . . . . 8 ⊢ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ↔ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺))
8		elun 3222	. . . . . . . 8 ⊢ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ↔ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))
9	7, 8	anbi12i 456	. . . . . . 7 ⊢ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) ↔ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺) ∧ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)))
10		anddi 811	. . . . . . 7 ⊢ (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺) ∧ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹 ∨ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) ↔ (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) ∨ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))))
11	9, 10	bitri 183	. . . . . 6 ⊢ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) ↔ (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) ∨ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))))
12		disj1 3418	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ dom 𝐹 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
13	12	biimpi 119	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ∀𝑥(𝑥 ∈ dom 𝐹 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
14	13	19.21bi 1538	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → (𝑥 ∈ dom 𝐹 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
15		imnan 680	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ dom 𝐹 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐺) ↔ ¬ (𝑥 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
16	14, 15	sylib 121	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ¬ (𝑥 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
17		vex 2692	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑥 ∈ V
18		vex 2692	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑦 ∈ V
19	17, 18	opeldm 4750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
20		vex 2692	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑧 ∈ V
21	17, 20	opeldm 4750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺 → 𝑥 ∈ dom 𝐺)
22	19, 21	anim12i 336	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → (𝑥 ∈ dom 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐺))
23	16, 22	nsyl 618	. . . . . . . . 9 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ¬ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))
24		orel2 716	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹)))
25	23, 24	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹)))
26	14	con2d 614	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → (𝑥 ∈ dom 𝐺 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐹))
27		imnan 680	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ dom 𝐺 → ¬ 𝑥 ∈ dom 𝐹) ↔ ¬ (𝑥 ∈ dom 𝐺 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐹))
28	26, 27	sylib 121	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ¬ (𝑥 ∈ dom 𝐺 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐹))
29	17, 18	opeldm 4750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 → 𝑥 ∈ dom 𝐺)
30	17, 20	opeldm 4750	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹 → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
31	29, 30	anim12i 336	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → (𝑥 ∈ dom 𝐺 ∧ 𝑥 ∈ dom 𝐹))
32	28, 31	nsyl 618	. . . . . . . . 9 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ¬ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹))
33		orel1 715	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)))
34	32, 33	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)))
35	25, 34	orim12d 776	. . . . . . 7 ⊢ ((dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅ → ((((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) ∨ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))) → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))))
36	35	adantl 275	. . . . . 6 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → ((((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) ∨ ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))) → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))))
37	11, 36	syl5bi 151	. . . . 5 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺))))
38		dffun4 5142	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Fun 𝐹 ↔ (Rel 𝐹 ∧ ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → 𝑦 = 𝑧)))
39	38	simprbi 273	. . . . . . . . 9 ⊢ (Fun 𝐹 → ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → 𝑦 = 𝑧))
40	39	19.21bi 1538	. . . . . . . 8 ⊢ (Fun 𝐹 → ∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → 𝑦 = 𝑧))
41	40	19.21bbi 1539	. . . . . . 7 ⊢ (Fun 𝐹 → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) → 𝑦 = 𝑧))
42		dffun4 5142	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Fun 𝐺 ↔ (Rel 𝐺 ∧ ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → 𝑦 = 𝑧)))
43	42	simprbi 273	. . . . . . . . 9 ⊢ (Fun 𝐺 → ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → 𝑦 = 𝑧))
44	43	19.21bi 1538	. . . . . . . 8 ⊢ (Fun 𝐺 → ∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → 𝑦 = 𝑧))
45	44	19.21bbi 1539	. . . . . . 7 ⊢ (Fun 𝐺 → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺) → 𝑦 = 𝑧))
46	41, 45	jaao 709	. . . . . 6 ⊢ ((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧))
47	46	adantr 274	. . . . 5 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → (((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐹 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐹) ∨ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ 𝐺 ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧))
48	37, 47	syld 45	. . . 4 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → ((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧))
49	48	alrimiv 1847	. . 3 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → ∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧))
50	49	alrimivv 1848	. 2 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧))
51		dffun4 5142	. 2 ⊢ (Fun (𝐹 ∪ 𝐺) ↔ (Rel (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ∀𝑥∀𝑦∀𝑧((⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺) ∧ ⟨𝑥, 𝑧⟩ ∈ (𝐹 ∪ 𝐺)) → 𝑦 = 𝑧)))
52	6, 50, 51	sylanbrc 414	1 ⊢ (((Fun 𝐹 ∧ Fun 𝐺) ∧ (dom 𝐹 ∩ dom 𝐺) = ∅) → Fun (𝐹 ∪ 𝐺))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ∨ wo 698  ∀wal 1330   = wceq 1332   ∈ wcel 1481   ∪ cun 3074   ∩ cin 3075  ∅c0 3368  ⟨cop 3535  dom cdm 4547  Rel wrel 4552  Fun wfun 5125

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-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1424  ax-7 1425  ax-gen 1426  ax-ie1 1470  ax-ie2 1471  ax-8 1483  ax-10 1484  ax-11 1485  ax-i12 1486  ax-bndl 1487  ax-4 1488  ax-14 1493  ax-17 1507  ax-i9 1511  ax-ial 1515  ax-i5r 1516  ax-ext 2122  ax-sep 4054  ax-pow 4106  ax-pr 4139

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 965  df-tru 1335  df-nf 1438  df-sb 1737  df-eu 2003  df-mo 2004  df-clab 2127  df-cleq 2133  df-clel 2136  df-nfc 2271  df-ral 2422  df-v 2691  df-dif 3078  df-un 3080  df-in 3082  df-ss 3089  df-nul 3369  df-pw 3517  df-sn 3538  df-pr 3539  df-op 3541  df-br 3938  df-opab 3998  df-id 4223  df-rel 4554  df-cnv 4555  df-co 4556  df-dm 4557  df-fun 5133

This theorem is referenced by:  funprg  5181  funtpg  5182  funtp  5184  fnun  5237  fvun1  5495  sbthlem7  6859  sbthlemi8  6860  casefun  6978  caseinj  6982  djufun  6997  djuinj  6999  exmidfodomrlemim  7074  setsfun  12033  setsfun0  12034  strleund  12086  strleun  12087