Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cycpm2tr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cycpm2tr 31395
Description: A cyclic permutation of 2 elements is a transposition. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Sep-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
cycpm2.c 𝐶 = (toCyc‘𝐷)
cycpm2.d (𝜑𝐷𝑉)
cycpm2.i (𝜑𝐼𝐷)
cycpm2.j (𝜑𝐽𝐷)
cycpm2.1 (𝜑𝐼𝐽)
cycpm2tr.t 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
cycpm2tr (𝜑 → (𝐶‘⟨“𝐼𝐽”⟩) = (𝑇‘{𝐼, 𝐽}))

Proof of Theorem cycpm2tr
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 partfun 6589 . . . 4 (𝑥𝐷 ↦ if(𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}, ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}), 𝑥)) = ((𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})) ∪ (𝑥 ∈ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}) ↦ 𝑥))
21a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑥𝐷 ↦ if(𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}, ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}), 𝑥)) = ((𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})) ∪ (𝑥 ∈ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}) ↦ 𝑥)))
3 cycpm2.i . . . . . . 7 (𝜑𝐼𝐷)
4 cycpm2.j . . . . . . 7 (𝜑𝐽𝐷)
5 cshw1s2 31241 . . . . . . 7 ((𝐼𝐷𝐽𝐷) → (⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) = ⟨“𝐽𝐼”⟩)
63, 4, 5syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → (⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) = ⟨“𝐽𝐼”⟩)
76coeq1d 5773 . . . . 5 (𝜑 → ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) = (⟨“𝐽𝐼”⟩ ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩))
8 0nn0 12257 . . . . . . . 8 0 ∈ ℕ0
98a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
10 1nn0 12258 . . . . . . . 8 1 ∈ ℕ0
1110a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 1 ∈ ℕ0)
12 0ne1 12053 . . . . . . . 8 0 ≠ 1
1312a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ≠ 1)
14 cycpm2.1 . . . . . . 7 (𝜑𝐼𝐽)
159, 4, 11, 3, 13, 3, 4, 14coprprop 31041 . . . . . 6 (𝜑 → ({⟨0, 𝐽⟩, ⟨1, 𝐼⟩} ∘ {⟨𝐼, 0⟩, ⟨𝐽, 1⟩}) = {⟨𝐼, 𝐽⟩, ⟨𝐽, 𝐼⟩})
16 s2prop 14629 . . . . . . . 8 ((𝐽𝐷𝐼𝐷) → ⟨“𝐽𝐼”⟩ = {⟨0, 𝐽⟩, ⟨1, 𝐼⟩})
174, 3, 16syl2anc 584 . . . . . . 7 (𝜑 → ⟨“𝐽𝐼”⟩ = {⟨0, 𝐽⟩, ⟨1, 𝐼⟩})
18 s2prop 14629 . . . . . . . . . 10 ((𝐼𝐷𝐽𝐷) → ⟨“𝐼𝐽”⟩ = {⟨0, 𝐼⟩, ⟨1, 𝐽⟩})
193, 4, 18syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ⟨“𝐼𝐽”⟩ = {⟨0, 𝐼⟩, ⟨1, 𝐽⟩})
2019cnveqd 5787 . . . . . . . 8 (𝜑⟨“𝐼𝐽”⟩ = {⟨0, 𝐼⟩, ⟨1, 𝐽⟩})
21 cnvprop 31038 . . . . . . . . 9 (((0 ∈ ℕ0𝐼𝐷) ∧ (1 ∈ ℕ0𝐽𝐷)) → {⟨0, 𝐼⟩, ⟨1, 𝐽⟩} = {⟨𝐼, 0⟩, ⟨𝐽, 1⟩})
229, 3, 11, 4, 21syl22anc 836 . . . . . . . 8 (𝜑{⟨0, 𝐼⟩, ⟨1, 𝐽⟩} = {⟨𝐼, 0⟩, ⟨𝐽, 1⟩})
2320, 22eqtrd 2779 . . . . . . 7 (𝜑⟨“𝐼𝐽”⟩ = {⟨𝐼, 0⟩, ⟨𝐽, 1⟩})
2417, 23coeq12d 5776 . . . . . 6 (𝜑 → (⟨“𝐽𝐼”⟩ ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) = ({⟨0, 𝐽⟩, ⟨1, 𝐼⟩} ∘ {⟨𝐼, 0⟩, ⟨𝐽, 1⟩}))
253, 4, 4, 3, 14mptprop 31040 . . . . . . 7 (𝜑 → {⟨𝐼, 𝐽⟩, ⟨𝐽, 𝐼⟩} = (𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽} ↦ if(𝑥 = 𝐼, 𝐽, 𝐼)))
263, 4prssd 4756 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → {𝐼, 𝐽} ⊆ 𝐷)
27 df-ss 3905 . . . . . . . . . 10 ({𝐼, 𝐽} ⊆ 𝐷 ↔ ({𝐼, 𝐽} ∩ 𝐷) = {𝐼, 𝐽})
2826, 27sylib 217 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ({𝐼, 𝐽} ∩ 𝐷) = {𝐼, 𝐽})
29 incom 4136 . . . . . . . . 9 ({𝐼, 𝐽} ∩ 𝐷) = (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽})
3028, 29eqtr3di 2794 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝐼, 𝐽} = (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}))
31 simpr 485 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → 𝑥 = 𝐼)
3231sneqd 4574 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → {𝑥} = {𝐼})
3332difeq2d 4058 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}) = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}))
3433unieqd 4854 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}) = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}))
35 difprsn1 4734 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐼𝐽 → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}) = {𝐽})
3635unieqd 4854 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐼𝐽 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}) = {𝐽})
3714, 36syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}) = {𝐽})
38 unisng 4861 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐽𝐷 {𝐽} = 𝐽)
394, 38syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 {𝐽} = 𝐽)
4037, 39eqtrd 2779 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}) = 𝐽)
4140ad2antrr 723 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐼}) = 𝐽)
4234, 41eqtr2d 2780 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ 𝑥 = 𝐼) → 𝐽 = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}))
43 vex 3437 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑥 ∈ V
4443elpr 4585 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽} ↔ (𝑥 = 𝐼𝑥 = 𝐽))
45 df-or 845 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 = 𝐼𝑥 = 𝐽) ↔ (¬ 𝑥 = 𝐼𝑥 = 𝐽))
4644, 45sylbb 218 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽} → (¬ 𝑥 = 𝐼𝑥 = 𝐽))
4746imp 407 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽} ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → 𝑥 = 𝐽)
4847adantll 711 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → 𝑥 = 𝐽)
4948sneqd 4574 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → {𝑥} = {𝐽})
5049difeq2d 4058 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}) = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}))
5150unieqd 4854 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}) = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}))
52 difprsn2 4735 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐼𝐽 → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}) = {𝐼})
5352unieqd 4854 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐼𝐽 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}) = {𝐼})
5414, 53syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}) = {𝐼})
55 unisng 4861 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐼𝐷 {𝐼} = 𝐼)
563, 55syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 {𝐼} = 𝐼)
5754, 56eqtrd 2779 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}) = 𝐼)
5857ad2antrr 723 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝐽}) = 𝐼)
5951, 58eqtr2d 2780 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) ∧ ¬ 𝑥 = 𝐼) → 𝐼 = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}))
6042, 59ifeqda 4496 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}) → if(𝑥 = 𝐼, 𝐽, 𝐼) = ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}))
6130, 60mpteq12dva 5164 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽} ↦ if(𝑥 = 𝐼, 𝐽, 𝐼)) = (𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})))
6225, 61eqtr2d 2780 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})) = {⟨𝐼, 𝐽⟩, ⟨𝐽, 𝐼⟩})
6315, 24, 623eqtr4d 2789 . . . . 5 (𝜑 → (⟨“𝐽𝐼”⟩ ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) = (𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})))
647, 63eqtrd 2779 . . . 4 (𝜑 → ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) = (𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})))
653, 4s2rn 31227 . . . . . . 7 (𝜑 → ran ⟨“𝐼𝐽”⟩ = {𝐼, 𝐽})
6665difeq2d 4058 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩) = (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}))
6766reseq2d 5894 . . . . 5 (𝜑 → ( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) = ( I ↾ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽})))
68 mptresid 5961 . . . . 5 ( I ↾ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽})) = (𝑥 ∈ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}) ↦ 𝑥)
6967, 68eqtrdi 2795 . . . 4 (𝜑 → ( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) = (𝑥 ∈ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}) ↦ 𝑥))
7064, 69uneq12d 4099 . . 3 (𝜑 → (((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) ∪ ( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩))) = ((𝑥 ∈ (𝐷 ∩ {𝐼, 𝐽}) ↦ ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥})) ∪ (𝑥 ∈ (𝐷 ∖ {𝐼, 𝐽}) ↦ 𝑥)))
71 uncom 4088 . . . 4 (((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) ∪ ( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩))) = (( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) ∪ ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩))
7271a1i 11 . . 3 (𝜑 → (((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩) ∪ ( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩))) = (( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) ∪ ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩)))
732, 70, 723eqtr2rd 2786 . 2 (𝜑 → (( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) ∪ ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩)) = (𝑥𝐷 ↦ if(𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}, ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}), 𝑥)))
74 cycpm2.c . . 3 𝐶 = (toCyc‘𝐷)
75 cycpm2.d . . 3 (𝜑𝐷𝑉)
763, 4s2cld 14593 . . 3 (𝜑 → ⟨“𝐼𝐽”⟩ ∈ Word 𝐷)
773, 4, 14s2f1 31228 . . 3 (𝜑 → ⟨“𝐼𝐽”⟩:dom ⟨“𝐼𝐽”⟩–1-1𝐷)
7874, 75, 76, 77tocycfv 31385 . 2 (𝜑 → (𝐶‘⟨“𝐼𝐽”⟩) = (( I ↾ (𝐷 ∖ ran ⟨“𝐼𝐽”⟩)) ∪ ((⟨“𝐼𝐽”⟩ cyclShift 1) ∘ ⟨“𝐼𝐽”⟩)))
79 pr2nelem 9769 . . . 4 ((𝐼𝐷𝐽𝐷𝐼𝐽) → {𝐼, 𝐽} ≈ 2o)
803, 4, 14, 79syl3anc 1370 . . 3 (𝜑 → {𝐼, 𝐽} ≈ 2o)
81 cycpm2tr.t . . . 4 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
8281pmtrval 19068 . . 3 ((𝐷𝑉 ∧ {𝐼, 𝐽} ⊆ 𝐷 ∧ {𝐼, 𝐽} ≈ 2o) → (𝑇‘{𝐼, 𝐽}) = (𝑥𝐷 ↦ if(𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}, ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}), 𝑥)))
8375, 26, 80, 82syl3anc 1370 . 2 (𝜑 → (𝑇‘{𝐼, 𝐽}) = (𝑥𝐷 ↦ if(𝑥 ∈ {𝐼, 𝐽}, ({𝐼, 𝐽} ∖ {𝑥}), 𝑥)))
8473, 78, 833eqtr4d 2789 1 (𝜑 → (𝐶‘⟨“𝐼𝐽”⟩) = (𝑇‘{𝐼, 𝐽}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396  wo 844   = wceq 1539  wcel 2107  wne 2944  cdif 3885  cun 3886  cin 3887  wss 3888  ifcif 4460  {csn 4562  {cpr 4564  cop 4568   cuni 4840   class class class wbr 5075  cmpt 5158   I cid 5489  ccnv 5589  ran crn 5591  cres 5592  ccom 5594  cfv 6437  (class class class)co 7284  2oc2o 8300  cen 8739  0cc0 10880  1c1 10881  0cn0 12242   cyclShift ccsh 14510  ⟨“cs2 14563  pmTrspcpmtr 19058  toCycctocyc 31382
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2710  ax-rep 5210  ax-sep 5224  ax-nul 5231  ax-pow 5289  ax-pr 5353  ax-un 7597  ax-cnex 10936  ax-resscn 10937  ax-1cn 10938  ax-icn 10939  ax-addcl 10940  ax-addrcl 10941  ax-mulcl 10942  ax-mulrcl 10943  ax-mulcom 10944  ax-addass 10945  ax-mulass 10946  ax-distr 10947  ax-i2m1 10948  ax-1ne0 10949  ax-1rid 10950  ax-rnegex 10951  ax-rrecex 10952  ax-cnre 10953  ax-pre-lttri 10954  ax-pre-lttrn 10955  ax-pre-ltadd 10956  ax-pre-mulgt0 10957  ax-pre-sup 10958
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2541  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2731  df-clel 2817  df-nfc 2890  df-ne 2945  df-nel 3051  df-ral 3070  df-rex 3071  df-rmo 3072  df-reu 3073  df-rab 3074  df-v 3435  df-sbc 3718  df-csb 3834  df-dif 3891  df-un 3893  df-in 3895  df-ss 3905  df-pss 3907  df-nul 4258  df-if 4461  df-pw 4536  df-sn 4563  df-pr 4565  df-tp 4567  df-op 4569  df-uni 4841  df-int 4881  df-iun 4927  df-br 5076  df-opab 5138  df-mpt 5159  df-tr 5193  df-id 5490  df-eprel 5496  df-po 5504  df-so 5505  df-fr 5545  df-we 5547  df-xp 5596  df-rel 5597  df-cnv 5598  df-co 5599  df-dm 5600  df-rn 5601  df-res 5602  df-ima 5603  df-pred 6206  df-ord 6273  df-on 6274  df-lim 6275  df-suc 6276  df-iota 6395  df-fun 6439  df-fn 6440  df-f 6441  df-f1 6442  df-fo 6443  df-f1o 6444  df-fv 6445  df-riota 7241  df-ov 7287  df-oprab 7288  df-mpo 7289  df-om 7722  df-1st 7840  df-2nd 7841  df-frecs 8106  df-wrecs 8137  df-recs 8211  df-rdg 8250  df-1o 8306  df-2o 8307  df-er 8507  df-map 8626  df-en 8743  df-dom 8744  df-sdom 8745  df-fin 8746  df-sup 9210  df-inf 9211  df-card 9706  df-pnf 11020  df-mnf 11021  df-xr 11022  df-ltxr 11023  df-le 11024  df-sub 11216  df-neg 11217  df-div 11642  df-nn 11983  df-2 12045  df-n0 12243  df-xnn0 12315  df-z 12329  df-uz 12592  df-rp 12740  df-fz 13249  df-fzo 13392  df-fl 13521  df-mod 13599  df-hash 14054  df-word 14227  df-concat 14283  df-s1 14310  df-substr 14363  df-pfx 14393  df-csh 14511  df-s2 14570  df-pmtr 19059  df-tocyc 31383
This theorem is referenced by:  trsp2cyc  31399  cyc3evpm  31426  cyc3genpmlem  31427  cyc3conja  31433
  Copyright terms: Public domain W3C validator