Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  metakunt20 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem metakunt20 42206
Description: Show that B coincides on the union of bijections of functions. (Contributed by metakunt, 28-May-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
metakunt20.1 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
metakunt20.2 (𝜑𝐼 ∈ ℕ)
metakunt20.3 (𝜑𝐼𝑀)
metakunt20.4 𝐵 = (𝑥 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼)))))
metakunt20.5 𝐶 = (𝑥 ∈ (1...(𝐼 − 1)) ↦ (𝑥 + (𝑀𝐼)))
metakunt20.6 𝐷 = (𝑥 ∈ (𝐼...(𝑀 − 1)) ↦ (𝑥 + (1 − 𝐼)))
metakunt20.7 (𝜑𝑋 ∈ (1...𝑀))
metakunt20.8 (𝜑𝑋 = 𝑀)
Assertion
Ref Expression
metakunt20 (𝜑 → (𝐵𝑋) = (((𝐶𝐷) ∪ {⟨𝑀, 𝑀⟩})‘𝑋))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐼   𝑥,𝑀   𝑥,𝑋   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝐶(𝑥)   𝐷(𝑥)

Proof of Theorem metakunt20
StepHypRef Expression
1 metakunt20.4 . . . . 5 𝐵 = (𝑥 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼)))))
21a1i 11 . . . 4 (𝜑𝐵 = (𝑥 ∈ (1...𝑀) ↦ if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼))))))
3 eqeq1 2739 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 = 𝑀𝑋 = 𝑀))
4 breq1 5151 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 < 𝐼𝑋 < 𝐼))
5 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 + (𝑀𝐼)) = (𝑋 + (𝑀𝐼)))
6 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 + (1 − 𝐼)) = (𝑋 + (1 − 𝐼)))
74, 5, 6ifbieq12d 4559 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼))) = if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼))))
83, 7ifbieq2d 4557 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼)))) = if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))))
98adantl 481 . . . . 5 ((𝜑𝑥 = 𝑋) → if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼)))) = if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))))
10 metakunt20.8 . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 = 𝑀)
11 iftrue 4537 . . . . . . . 8 (𝑋 = 𝑀 → if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))) = 𝑀)
1210, 11syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))) = 𝑀)
1312adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 = 𝑋) → if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))) = 𝑀)
1410eqcomd 2741 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 = 𝑋)
1514adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 = 𝑋) → 𝑀 = 𝑋)
1613, 15eqtrd 2775 . . . . 5 ((𝜑𝑥 = 𝑋) → if(𝑋 = 𝑀, 𝑀, if(𝑋 < 𝐼, (𝑋 + (𝑀𝐼)), (𝑋 + (1 − 𝐼)))) = 𝑋)
179, 16eqtrd 2775 . . . 4 ((𝜑𝑥 = 𝑋) → if(𝑥 = 𝑀, 𝑀, if(𝑥 < 𝐼, (𝑥 + (𝑀𝐼)), (𝑥 + (1 − 𝐼)))) = 𝑋)
18 metakunt20.7 . . . 4 (𝜑𝑋 ∈ (1...𝑀))
192, 17, 18, 18fvmptd 7023 . . 3 (𝜑 → (𝐵𝑋) = 𝑋)
2010fveq2d 6911 . . . . 5 (𝜑 → ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋) = ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑀))
21 metakunt20.1 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
22 fvsng 7200 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑀) = 𝑀)
2321, 21, 22syl2anc 584 . . . . 5 (𝜑 → ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑀) = 𝑀)
2420, 23eqtrd 2775 . . . 4 (𝜑 → ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋) = 𝑀)
2524eqcomd 2741 . . 3 (𝜑𝑀 = ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋))
2619, 10, 253eqtrd 2779 . 2 (𝜑 → (𝐵𝑋) = ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋))
27 metakunt20.2 . . . . . . 7 (𝜑𝐼 ∈ ℕ)
28 metakunt20.3 . . . . . . 7 (𝜑𝐼𝑀)
29 metakunt20.5 . . . . . . 7 𝐶 = (𝑥 ∈ (1...(𝐼 − 1)) ↦ (𝑥 + (𝑀𝐼)))
30 metakunt20.6 . . . . . . 7 𝐷 = (𝑥 ∈ (𝐼...(𝑀 − 1)) ↦ (𝑥 + (1 − 𝐼)))
3121, 27, 28, 1, 29, 30metakunt19 42205 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐶 Fn (1...(𝐼 − 1)) ∧ 𝐷 Fn (𝐼...(𝑀 − 1)) ∧ (𝐶𝐷) Fn ((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1)))) ∧ {⟨𝑀, 𝑀⟩} Fn {𝑀}))
3231simpld 494 . . . . 5 (𝜑 → (𝐶 Fn (1...(𝐼 − 1)) ∧ 𝐷 Fn (𝐼...(𝑀 − 1)) ∧ (𝐶𝐷) Fn ((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1)))))
3332simp3d 1143 . . . 4 (𝜑 → (𝐶𝐷) Fn ((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))))
3431simprd 495 . . . 4 (𝜑 → {⟨𝑀, 𝑀⟩} Fn {𝑀})
3521nnzd 12638 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
36 fzsn 13603 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀...𝑀) = {𝑀})
3735, 36syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀...𝑀) = {𝑀})
3837ineq2d 4228 . . . . . 6 (𝜑 → (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ (𝑀...𝑀)) = (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ {𝑀}))
3938eqcomd 2741 . . . . 5 (𝜑 → (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ {𝑀}) = (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ (𝑀...𝑀)))
4027nncnd 12280 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐼 ∈ ℂ)
4121nncnd 12280 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
4240, 41pncan3d 11621 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐼 + (𝑀𝐼)) = 𝑀)
4342oveq2d 7447 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (1..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = (1..^𝑀))
44 fzoval 13697 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀 ∈ ℤ → (1..^𝑀) = (1...(𝑀 − 1)))
4535, 44syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (1..^𝑀) = (1...(𝑀 − 1)))
4643, 45eqtrd 2775 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (1..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = (1...(𝑀 − 1)))
4746eqcomd 2741 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1...(𝑀 − 1)) = (1..^(𝐼 + (𝑀𝐼))))
48 nnuz 12919 . . . . . . . . . . . 12 ℕ = (ℤ‘1)
4927, 48eleqtrdi 2849 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐼 ∈ (ℤ‘1))
5027nnzd 12638 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐼 ∈ ℤ)
5150, 35jca 511 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐼 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ))
52 znn0sub 12662 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐼 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝐼𝑀 ↔ (𝑀𝐼) ∈ ℕ0))
5351, 52syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐼𝑀 ↔ (𝑀𝐼) ∈ ℕ0))
5428, 53mpbid 232 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑀𝐼) ∈ ℕ0)
55 fzoun 13733 . . . . . . . . . . 11 ((𝐼 ∈ (ℤ‘1) ∧ (𝑀𝐼) ∈ ℕ0) → (1..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = ((1..^𝐼) ∪ (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼)))))
5649, 54, 55syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = ((1..^𝐼) ∪ (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼)))))
5747, 56eqtrd 2775 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (1...(𝑀 − 1)) = ((1..^𝐼) ∪ (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼)))))
58 fzoval 13697 . . . . . . . . . . 11 (𝐼 ∈ ℤ → (1..^𝐼) = (1...(𝐼 − 1)))
5950, 58syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1..^𝐼) = (1...(𝐼 − 1)))
6042oveq2d 7447 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = (𝐼..^𝑀))
61 fzoval 13697 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ ℤ → (𝐼..^𝑀) = (𝐼...(𝑀 − 1)))
6235, 61syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐼..^𝑀) = (𝐼...(𝑀 − 1)))
6360, 62eqtrd 2775 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼))) = (𝐼...(𝑀 − 1)))
6459, 63uneq12d 4179 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((1..^𝐼) ∪ (𝐼..^(𝐼 + (𝑀𝐼)))) = ((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))))
6557, 64eqtrd 2775 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1...(𝑀 − 1)) = ((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))))
6665ineq1d 4227 . . . . . . 7 (𝜑 → ((1...(𝑀 − 1)) ∩ (𝑀...𝑀)) = (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ (𝑀...𝑀)))
6766eqcomd 2741 . . . . . 6 (𝜑 → (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ (𝑀...𝑀)) = ((1...(𝑀 − 1)) ∩ (𝑀...𝑀)))
6821nnred 12279 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
6968ltm1d 12198 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀 − 1) < 𝑀)
70 fzdisj 13588 . . . . . . 7 ((𝑀 − 1) < 𝑀 → ((1...(𝑀 − 1)) ∩ (𝑀...𝑀)) = ∅)
7169, 70syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ((1...(𝑀 − 1)) ∩ (𝑀...𝑀)) = ∅)
7267, 71eqtrd 2775 . . . . 5 (𝜑 → (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ (𝑀...𝑀)) = ∅)
7339, 72eqtrd 2775 . . . 4 (𝜑 → (((1...(𝐼 − 1)) ∪ (𝐼...(𝑀 − 1))) ∩ {𝑀}) = ∅)
74 elsng 4645 . . . . . 6 (𝑋 ∈ (1...𝑀) → (𝑋 ∈ {𝑀} ↔ 𝑋 = 𝑀))
7518, 74syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 ∈ {𝑀} ↔ 𝑋 = 𝑀))
7610, 75mpbird 257 . . . 4 (𝜑𝑋 ∈ {𝑀})
7733, 34, 73, 76fvun2d 7003 . . 3 (𝜑 → (((𝐶𝐷) ∪ {⟨𝑀, 𝑀⟩})‘𝑋) = ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋))
7877eqcomd 2741 . 2 (𝜑 → ({⟨𝑀, 𝑀⟩}‘𝑋) = (((𝐶𝐷) ∪ {⟨𝑀, 𝑀⟩})‘𝑋))
7926, 78eqtrd 2775 1 (𝜑 → (𝐵𝑋) = (((𝐶𝐷) ∪ {⟨𝑀, 𝑀⟩})‘𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1537  wcel 2106  cun 3961  cin 3962  c0 4339  ifcif 4531  {csn 4631  cop 4637   class class class wbr 5148  cmpt 5231   Fn wfn 6558  cfv 6563  (class class class)co 7431  1c1 11154   + caddc 11156   < clt 11293  cle 11294  cmin 11490  cn 12264  0cn0 12524  cz 12611  cuz 12876  ...cfz 13544  ..^cfzo 13691
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-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-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-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-rp 13033  df-fz 13545  df-fzo 13692
This theorem is referenced by:  metakunt23  42209
  Copyright terms: Public domain W3C validator