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

Theorem hashnexinjle 42995
Description: If the number of elements of the domain are greater than the number of elements in a codomain, then there are two different values that map to the same. Also we introduce a one sided inequality to simplify a duplicateable proof. (Contributed by metakunt, 2-May-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
hashnexinjle.1 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
hashnexinjle.2 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
hashnexinjle.3 (𝜑 → (♯‘𝐵) < (♯‘𝐴))
hashnexinjle.4 (𝜑𝐹:𝐴𝐵)
hashnexinjle.5 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
Assertion
Ref Expression
hashnexinjle (𝜑 → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥, 𝑦)

Proof of Theorem hashnexinjle
Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 490 . 2 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
2 fveq2 6878 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑧))
32eqeq2d 2771 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) = (𝐹𝑧)))
4 breq2 5107 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑧))
53, 4anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥) ↔ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑦 < 𝑧)))
6 fveqeq2 6887 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) = (𝐹𝑧)))
7 breq1 5106 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑤 → (𝑦 < 𝑧𝑤 < 𝑧))
86, 7anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑤 → (((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑦 < 𝑧) ↔ ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧)))
95, 8cbvrex2vw 3245 . . . . 5 (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥) ↔ ∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧))
109bilani 510 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) → ∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧))
11 fveq2 6878 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑦))
1211eqeq2d 2771 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) = (𝐹𝑦)))
13 breq2 5107 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → (𝑤 < 𝑧𝑤 < 𝑦))
1412, 13anbi12d 644 . . . . 5 (𝑧 = 𝑦 → (((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧) ↔ ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑤 < 𝑦)))
15 fveqeq2 6887 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑥 → ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ↔ (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦)))
16 breq1 5106 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑥 → (𝑤 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
1715, 16anbi12d 644 . . . . 5 (𝑤 = 𝑥 → (((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑤 < 𝑦) ↔ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)))
1814, 17cbvrex2vw 3245 . . . 4 (∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧) ↔ ∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
1910, 18sylib 221 . . 3 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) → ∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
20 rexcom 3291 . . 3 (∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ↔ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
2119, 20sylib 221 . 2 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
22 hashnexinjle.1 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ Fin)
23 hashnexinjle.2 . . . 4 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
24 hashnexinjle.3 . . . 4 (𝜑 → (♯‘𝐵) < (♯‘𝐴))
25 hashnexinjle.4 . . . 4 (𝜑𝐹:𝐴𝐵)
2622, 23, 24, 25hashnexinj 42994 . . 3 (𝜑 → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦))
27 simplrl 789 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
28 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → 𝑥 < 𝑦)
2927, 28jca 521 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
3029orcd 887 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
31 simplrl 789 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
3231eqcomd 2766 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑥))
33 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → 𝑦 < 𝑥)
3432, 33jca 521 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))
3534olcd 888 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
36 simprr 785 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑥𝑦)
37 simpl 488 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝜑)
38 simprl 783 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑥𝐴)
3937, 38jca 521 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (𝜑𝑥𝐴))
40 hashnexinjle.5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
4140sselda 3931 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
4239, 41syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑥 ∈ ℝ)
4342adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑥 ∈ ℝ)
44 simprr 785 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑦𝐴)
4537, 44jca 521 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (𝜑𝑦𝐴))
4640sselda 3931 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
4745, 46syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑦 ∈ ℝ)
4847adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑦 ∈ ℝ)
4943, 48lttri2d 11373 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (𝑥𝑦 ↔ (𝑥 < 𝑦𝑦 < 𝑥)))
5036, 49mpbid 235 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (𝑥 < 𝑦𝑦 < 𝑥))
5130, 35, 50mpjaodan 973 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5251ex 418 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
5352reximdvva 3210 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
5453imp 412 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
55 r19.43 3130 . . . . . . 7 (∃𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5655rexbii 3109 . . . . . 6 (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ ∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5754, 56sylib 221 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → ∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
58 r19.43 3130 . . . . 5 (∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5957, 58sylib 221 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
6059ex 418 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
6126, 60mpd 16 . 2 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
621, 21, 61mpjaodan 973 1 (𝜑 → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  wo 861   = wceq 1570  wcel 2145  wne 2955  wrex 3086  wss 3899   class class class wbr 5103  wf 6529  cfv 6533  Fincfn 8952  cr 11123   < clt 11267  chash 14394
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-oadd 8459  df-er 8696  df-map 8828  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-n0 12529  df-xnn0 12602  df-z 12616  df-uz 12888  df-fz 13562  df-hash 14395
This theorem is used by:  aks6d1c2  42996
  Copyright terms: Public domain W3C validator