Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  2arymaptfo Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2arymaptfo 48504
Description: The mapping of binary (endo)functions is a function onto the set of binary operations. (Contributed by AV, 23-May-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
2arymaptf.h 𝐻 = ( ∈ (2-aryF 𝑋) ↦ (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (‘{⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩})))
Assertion
Ref Expression
2arymaptfo (𝑋𝑉𝐻:(2-aryF 𝑋)–onto→(𝑋m (𝑋 × 𝑋)))
Distinct variable groups:   𝑥,,𝑦,𝑋   ,𝑉,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐻(𝑥,𝑦,)

Proof of Theorem 2arymaptfo
Dummy variables 𝑓 𝑔 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2arymaptf.h . . 3 𝐻 = ( ∈ (2-aryF 𝑋) ↦ (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (‘{⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩})))
212arymaptf 48502 . 2 (𝑋𝑉𝐻:(2-aryF 𝑋)⟶(𝑋m (𝑋 × 𝑋)))
3 elmapi 8888 . . . . 5 (𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋)) → 𝑓:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋)
4 eqid 2735 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))) = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))
542arympt 48499 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑓:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋) → (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))) ∈ (2-aryF 𝑋))
63, 5sylan2 593 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))) ∈ (2-aryF 𝑋))
7 fveq2 6907 . . . . . 6 (𝑔 = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))) → (𝐻𝑔) = (𝐻‘(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))))
87eqeq2d 2746 . . . . 5 (𝑔 = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))) → (𝑓 = (𝐻𝑔) ↔ 𝑓 = (𝐻‘(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))))))
98adantl 481 . . . 4 (((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ 𝑔 = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) → (𝑓 = (𝐻𝑔) ↔ 𝑓 = (𝐻‘(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))))))
10 elmapfn 8904 . . . . . . 7 (𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋)) → 𝑓 Fn (𝑋 × 𝑋))
1110adantl 481 . . . . . 6 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → 𝑓 Fn (𝑋 × 𝑋))
12 fnov 7564 . . . . . 6 (𝑓 Fn (𝑋 × 𝑋) ↔ 𝑓 = (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)))
1311, 12sylib 218 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → 𝑓 = (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)))
14 simp1r 1197 . . . . . . . 8 ((((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))))
15 fveq1 6906 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} → (𝑎‘0) = ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘0))
16 0ne1 12335 . . . . . . . . . . . 12 0 ≠ 1
17 c0ex 11253 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ V
18 vex 3482 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
1917, 18fvpr1 7212 . . . . . . . . . . . 12 (0 ≠ 1 → ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘0) = 𝑥)
2016, 19ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘0) = 𝑥
2115, 20eqtrdi 2791 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} → (𝑎‘0) = 𝑥)
22 fveq1 6906 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} → (𝑎‘1) = ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘1))
23 1ex 11255 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ V
24 vex 3482 . . . . . . . . . . . . 13 𝑦 ∈ V
2523, 24fvpr2 7213 . . . . . . . . . . . 12 (0 ≠ 1 → ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘1) = 𝑦)
2616, 25ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}‘1) = 𝑦
2722, 26eqtrdi 2791 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} → (𝑎‘1) = 𝑦)
2821, 27oveq12d 7449 . . . . . . . . 9 (𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} → ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)) = (𝑥𝑓𝑦))
2928adantl 481 . . . . . . . 8 (((((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) ∧ 𝑎 = {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}) → ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)) = (𝑥𝑓𝑦))
3017, 23pm3.2i 470 . . . . . . . . . . . . . 14 (0 ∈ V ∧ 1 ∈ V)
31 fprg 7175 . . . . . . . . . . . . . 14 (((0 ∈ V ∧ 1 ∈ V) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋) ∧ 0 ≠ 1) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}:{0, 1}⟶{𝑥, 𝑦})
3230, 16, 31mp3an13 1451 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}:{0, 1}⟶{𝑥, 𝑦})
33323adant1 1129 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}:{0, 1}⟶{𝑥, 𝑦})
34 prssi 4826 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥𝑋𝑦𝑋) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝑋)
35343adant1 1129 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝑋)
3633, 35fssd 6754 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}:{0, 1}⟶𝑋)
37 simp1 1135 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → 𝑋𝑉)
38 prex 5443 . . . . . . . . . . . . 13 {0, 1} ∈ V
3938a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → {0, 1} ∈ V)
4037, 39elmapd 8879 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → ({⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} ∈ (𝑋m {0, 1}) ↔ {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}:{0, 1}⟶𝑋))
4136, 40mpbird 257 . . . . . . . . . 10 ((𝑋𝑉𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} ∈ (𝑋m {0, 1}))
42413adant1r 1176 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} ∈ (𝑋m {0, 1}))
43423adant1r 1176 . . . . . . . 8 ((((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → {⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩} ∈ (𝑋m {0, 1}))
44 ovexd 7466 . . . . . . . 8 ((((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → (𝑥𝑓𝑦) ∈ V)
45 nfv 1912 . . . . . . . . . 10 𝑎(𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋)))
46 nfmpt1 5256 . . . . . . . . . . 11 𝑎(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))
4746nfeq2 2921 . . . . . . . . . 10 𝑎 = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))
4845, 47nfan 1897 . . . . . . . . 9 𝑎((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1))))
49 nfv 1912 . . . . . . . . 9 𝑎 𝑥𝑋
50 nfv 1912 . . . . . . . . 9 𝑎 𝑦𝑋
5148, 49, 50nf3an 1899 . . . . . . . 8 𝑎(((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋)
52 nfcv 2903 . . . . . . . 8 𝑎{⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}
53 nfcv 2903 . . . . . . . 8 𝑎(𝑥𝑓𝑦)
5414, 29, 43, 44, 51, 52, 53fvmptdf 7022 . . . . . . 7 ((((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → (‘{⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩}) = (𝑥𝑓𝑦))
5554mpoeq3dva 7510 . . . . . 6 (((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) ∧ = (𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) → (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (‘{⟨0, 𝑥⟩, ⟨1, 𝑦⟩})) = (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)))
56 mpoexga 8101 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑋𝑉) → (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)) ∈ V)
5756anidms 566 . . . . . . 7 (𝑋𝑉 → (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)) ∈ V)
5857adantr 480 . . . . . 6 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)) ∈ V)
591, 55, 6, 58fvmptd2 7024 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → (𝐻‘(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))) = (𝑥𝑋, 𝑦𝑋 ↦ (𝑥𝑓𝑦)))
6013, 59eqtr4d 2778 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → 𝑓 = (𝐻‘(𝑎 ∈ (𝑋m {0, 1}) ↦ ((𝑎‘0)𝑓(𝑎‘1)))))
616, 9, 60rspcedvd 3624 . . 3 ((𝑋𝑉𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))) → ∃𝑔 ∈ (2-aryF 𝑋)𝑓 = (𝐻𝑔))
6261ralrimiva 3144 . 2 (𝑋𝑉 → ∀𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))∃𝑔 ∈ (2-aryF 𝑋)𝑓 = (𝐻𝑔))
63 dffo3 7122 . 2 (𝐻:(2-aryF 𝑋)–onto→(𝑋m (𝑋 × 𝑋)) ↔ (𝐻:(2-aryF 𝑋)⟶(𝑋m (𝑋 × 𝑋)) ∧ ∀𝑓 ∈ (𝑋m (𝑋 × 𝑋))∃𝑔 ∈ (2-aryF 𝑋)𝑓 = (𝐻𝑔)))
642, 62, 63sylanbrc 583 1 (𝑋𝑉𝐻:(2-aryF 𝑋)–onto→(𝑋m (𝑋 × 𝑋)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  wral 3059  wrex 3068  Vcvv 3478  wss 3963  {cpr 4633  cop 4637  cmpt 5231   × cxp 5687   Fn wfn 6558  wf 6559  ontowfo 6561  cfv 6563  (class class class)co 7431  cmpo 7433  m cmap 8865  0cc0 11153  1c1 11154  2c2 12319  -aryF cnaryf 48476
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-map 8867  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-2 12327  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-naryf 48477
This theorem is referenced by:  2arymaptf1o  48505
  Copyright terms: Public domain W3C validator