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 42621
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 485 . 2 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
2 fveq2 6834 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑧))
32eqeq2d 2751 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑦) = (𝐹𝑧)))
4 breq2 5083 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝑦 < 𝑥𝑦 < 𝑧))
53, 4anbi12d 638 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥) ↔ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑦 < 𝑧)))
6 fveqeq2 6843 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑤 → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) = (𝐹𝑧)))
7 breq1 5082 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑤 → (𝑦 < 𝑧𝑤 < 𝑧))
86, 7anbi12d 638 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑤 → (((𝐹𝑦) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑦 < 𝑧) ↔ ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧)))
95, 8cbvrex2vw 3223 . . . . 5 (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥) ↔ ∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧))
109bilani 505 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) → ∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧))
11 fveq2 6834 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑦 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑦))
1211eqeq2d 2751 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ↔ (𝐹𝑤) = (𝐹𝑦)))
13 breq2 5083 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑦 → (𝑤 < 𝑧𝑤 < 𝑦))
1412, 13anbi12d 638 . . . . 5 (𝑧 = 𝑦 → (((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧) ↔ ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑤 < 𝑦)))
15 fveqeq2 6843 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑥 → ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ↔ (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦)))
16 breq1 5082 . . . . . 6 (𝑤 = 𝑥 → (𝑤 < 𝑦𝑥 < 𝑦))
1715, 16anbi12d 638 . . . . 5 (𝑤 = 𝑥 → (((𝐹𝑤) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑤 < 𝑦) ↔ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦)))
1814, 17cbvrex2vw 3223 . . . 4 (∃𝑧𝐴𝑤𝐴 ((𝐹𝑤) = (𝐹𝑧) ∧ 𝑤 < 𝑧) ↔ ∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
1910, 18sylib 219 . . 3 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) → ∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
20 rexcom 3269 . . 3 (∃𝑦𝐴𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ↔ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
2119, 20sylib 219 . 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 42620 . . 3 (𝜑 → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦))
27 simplrl 782 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
28 simpr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → 𝑥 < 𝑦)
2927, 28jca 516 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
3029orcd 879 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑥 < 𝑦) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
31 simplrl 782 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
3231eqcomd 2746 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑥))
33 simpr 485 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → 𝑦 < 𝑥)
3432, 33jca 516 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))
3534olcd 880 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) ∧ 𝑦 < 𝑥) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
36 simprr 778 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑥𝑦)
37 simpl 483 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝜑)
38 simprl 776 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑥𝐴)
3937, 38jca 516 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (𝜑𝑥𝐴))
40 hashnexinjle.5 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
4140sselda 3922 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℝ)
4239, 41syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑥 ∈ ℝ)
4342adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑥 ∈ ℝ)
44 simprr 778 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑦𝐴)
4537, 44jca 516 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (𝜑𝑦𝐴))
4640sselda 3922 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑦𝐴) → 𝑦 ∈ ℝ)
4745, 46syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → 𝑦 ∈ ℝ)
4847adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → 𝑦 ∈ ℝ)
4943, 48lttri2d 11283 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (𝑥𝑦 ↔ (𝑥 < 𝑦𝑦 < 𝑥)))
5036, 49mpbid 233 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (𝑥 < 𝑦𝑦 < 𝑥))
5130, 35, 50mpjaodan 966 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) ∧ ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5251ex 413 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑦𝐴)) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
5352reximdvva 3188 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
5453imp 407 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
55 r19.43 3108 . . . . . . 7 (∃𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5655rexbii 3087 . . . . . 6 (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 (((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ ∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5754, 56sylib 219 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → ∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
58 r19.43 3108 . . . . 5 (∃𝑥𝐴 (∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)) ↔ (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
5957, 58sylib 219 . . . 4 ((𝜑 ∧ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦)) → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
6059ex 413 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥𝑦) → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥))))
6126, 60mpd 15 . 2 (𝜑 → (∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦) ∨ ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑦) = (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 < 𝑥)))
621, 21, 61mpjaodan 966 1 (𝜑 → ∃𝑥𝐴𝑦𝐴 ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ∧ 𝑥 < 𝑦))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396  wo 853   = wceq 1547  wcel 2119  wne 2935  wrex 3064  wss 3890   class class class wbr 5079  wf 6488  cfv 6492  Fincfn 8890  cr 11035   < clt 11177  chash 14290
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-op 4569  df-uni 4846  df-int 4885  df-iun 4930  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  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 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-oadd 8406  df-er 8640  df-map 8772  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-card 9861  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-nn 12173  df-n0 12436  df-xnn0 12509  df-z 12523  df-uz 12787  df-fz 13460  df-hash 14291
This theorem is referenced by:  aks6d1c2  42622
  Copyright terms: Public domain W3C validator