Theorem derangen 35366

Description: The derangement number is a cardinal invariant, i.e. it only depends on the size of a set and not on its contents. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jan-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
derang.d	⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝑥–1-1-onto→𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) ≠ 𝑦)}))

Assertion

Ref	Expression
derangen	⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐴) = (𝐷‘𝐵))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑓,𝑦,𝐴   𝐵,𝑓,𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐷(𝑥,𝑦,𝑓)

Proof of Theorem derangen

Step	Hyp	Ref	Expression
1		derang.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝑥–1-1-onto→𝑥 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑥 (𝑓‘𝑦) ≠ 𝑦)}))
2	1	derangenlem 35365	. 2 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐴) ≤ (𝐷‘𝐵))
3		ensym 8940	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≈ 𝐵 → 𝐵 ≈ 𝐴)
4	3	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → 𝐵 ≈ 𝐴)
5		enfi 9111	. . . 4 ⊢ (𝐴 ≈ 𝐵 → (𝐴 ∈ Fin ↔ 𝐵 ∈ Fin))
6	5	biimpar 477	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → 𝐴 ∈ Fin)
7	1	derangenlem 35365	. . 3 ⊢ ((𝐵 ≈ 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐵) ≤ (𝐷‘𝐴))
8	4, 6, 7	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐵) ≤ (𝐷‘𝐴))
9	1	derangf 35362	. . . . 5 ⊢ 𝐷:Fin⟶ℕ0
10	9	ffvelcdmi 7028	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Fin → (𝐷‘𝐴) ∈ ℕ0)
11	6, 10	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐴) ∈ ℕ0)
12	9	ffvelcdmi 7028	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ Fin → (𝐷‘𝐵) ∈ ℕ0)
13	12	adantl 481	. . 3 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐵) ∈ ℕ0)
14		nn0re 12410	. . . 4 ⊢ ((𝐷‘𝐴) ∈ ℕ0 → (𝐷‘𝐴) ∈ ℝ)
15		nn0re 12410	. . . 4 ⊢ ((𝐷‘𝐵) ∈ ℕ0 → (𝐷‘𝐵) ∈ ℝ)
16		letri3 11218	. . . 4 ⊢ (((𝐷‘𝐴) ∈ ℝ ∧ (𝐷‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝐷‘𝐴) = (𝐷‘𝐵) ↔ ((𝐷‘𝐴) ≤ (𝐷‘𝐵) ∧ (𝐷‘𝐵) ≤ (𝐷‘𝐴))))
17	14, 15, 16	syl2an 596	. . 3 ⊢ (((𝐷‘𝐴) ∈ ℕ0 ∧ (𝐷‘𝐵) ∈ ℕ0) → ((𝐷‘𝐴) = (𝐷‘𝐵) ↔ ((𝐷‘𝐴) ≤ (𝐷‘𝐵) ∧ (𝐷‘𝐵) ≤ (𝐷‘𝐴))))
18	11, 13, 17	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → ((𝐷‘𝐴) = (𝐷‘𝐵) ↔ ((𝐷‘𝐴) ≤ (𝐷‘𝐵) ∧ (𝐷‘𝐵) ≤ (𝐷‘𝐴))))
19	2, 8, 18	mpbir2and 713	1 ⊢ ((𝐴 ≈ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ Fin) → (𝐷‘𝐴) = (𝐷‘𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2113  {cab 2714   ≠ wne 2932  ∀wral 3051   class class class wbr 5098   ↦ cmpt 5179  –1-1-onto→wf1o 6491  ‘cfv 6492   ≈ cen 8880  Fincfn 8883  ℝcr 11025   ≤ cle 11167  ℕ₀cn0 12401  ♯chash 14253

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-1o 8397  df-oadd 8401  df-er 8635  df-map 8765  df-pm 8766  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-card 9851  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-nn 12146  df-n0 12402  df-xnn0 12475  df-z 12489  df-uz 12752  df-fz 13424  df-hash 14254

This theorem is referenced by:  derangen2  35368