MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pmtr3ncom Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pmtr3ncom 18278
Description: Transpositions over sets with at least 3 elements are not commutative, see also the remark in [Rotman] p. 28. (Contributed by AV, 21-Mar-2019.)
Hypothesis
Ref Expression
pmtr3ncom.t 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
pmtr3ncom ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
Distinct variable groups:   𝐷,𝑓,𝑔   𝑇,𝑓,𝑔
Allowed substitution hints:   𝑉(𝑓,𝑔)

Proof of Theorem pmtr3ncom
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 hashge3el3dif 13582 . 2 ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧))
2 simprl 761 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → 𝐷𝑉)
3 prssi 4583 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
43adantr 474 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
54ad2antrr 716 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷)
6 simplll 765 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑥𝐷)
7 simplr 759 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → 𝑦𝐷)
87adantr 474 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑦𝐷)
9 simpr1 1205 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑥𝑦)
10 pr2nelem 9160 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷𝑥𝑦) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2o)
116, 8, 9, 10syl3anc 1439 . . . . . . . 8 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2o)
1211adantr 474 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → {𝑥, 𝑦} ≈ 2o)
13 pmtr3ncom.t . . . . . . . 8 𝑇 = (pmTrsp‘𝐷)
14 eqid 2778 . . . . . . . 8 ran 𝑇 = ran 𝑇
1513, 14pmtrrn 18260 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ {𝑥, 𝑦} ⊆ 𝐷 ∧ {𝑥, 𝑦} ≈ 2o) → (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇)
162, 5, 12, 15syl3anc 1439 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇)
17 prssi 4583 . . . . . . . 8 ((𝑦𝐷𝑧𝐷) → {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷)
1817ad5ant23 750 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷)
19 simplr 759 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑧𝐷)
20 simpr3 1209 . . . . . . . . 9 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → 𝑦𝑧)
21 pr2nelem 9160 . . . . . . . . 9 ((𝑦𝐷𝑧𝐷𝑦𝑧) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2o)
228, 19, 20, 21syl3anc 1439 . . . . . . . 8 ((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2o)
2322adantr 474 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → {𝑦, 𝑧} ≈ 2o)
2413, 14pmtrrn 18260 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ {𝑦, 𝑧} ⊆ 𝐷 ∧ {𝑦, 𝑧} ≈ 2o) → (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇)
252, 18, 23, 24syl3anc 1439 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇)
26 df-3an 1073 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷) ↔ ((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷))
2726biimpri 220 . . . . . . . 8 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷))
2827ad2antrr 716 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷))
29 simplr 759 . . . . . . 7 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧))
30 eqid 2778 . . . . . . . 8 (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) = (𝑇‘{𝑥, 𝑦})
31 eqid 2778 . . . . . . . 8 (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) = (𝑇‘{𝑦, 𝑧})
3213, 30, 31pmtr3ncomlem2 18277 . . . . . . 7 ((𝐷𝑉 ∧ (𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) → ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
332, 28, 29, 32syl3anc 1439 . . . . . 6 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
34 coeq2 5526 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → (𝑔𝑓) = (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})))
35 coeq1 5525 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → (𝑓𝑔) = ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔))
3634, 35neeq12d 3030 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑇‘{𝑥, 𝑦}) → ((𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔) ↔ (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔)))
37 coeq1 5525 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → (𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) = ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})))
38 coeq2 5526 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔) = ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧})))
3937, 38neeq12d 3030 . . . . . . 7 (𝑔 = (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) → ((𝑔 ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ 𝑔) ↔ ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}))))
4036, 39rspc2ev 3526 . . . . . 6 (((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∈ ran 𝑇 ∧ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∈ ran 𝑇 ∧ ((𝑇‘{𝑦, 𝑧}) ∘ (𝑇‘{𝑥, 𝑦})) ≠ ((𝑇‘{𝑥, 𝑦}) ∘ (𝑇‘{𝑦, 𝑧}))) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
4116, 25, 33, 40syl3anc 1439 . . . . 5 (((((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) ∧ (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧)) ∧ (𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷))) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
4241exp31 412 . . . 4 (((𝑥𝐷𝑦𝐷) ∧ 𝑧𝐷) → ((𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))))
4342rexlimdva 3213 . . 3 ((𝑥𝐷𝑦𝐷) → (∃𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))))
4443rexlimivv 3219 . 2 (∃𝑥𝐷𝑦𝐷𝑧𝐷 (𝑥𝑦𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔)))
451, 44mpcom 38 1 ((𝐷𝑉 ∧ 3 ≤ (♯‘𝐷)) → ∃𝑓 ∈ ran 𝑇𝑔 ∈ ran 𝑇(𝑔𝑓) ≠ (𝑓𝑔))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 386  w3a 1071   = wceq 1601  wcel 2107  wne 2969  wrex 3091  wss 3792  {cpr 4400   class class class wbr 4886  ran crn 5356  ccom 5359  cfv 6135  2oc2o 7837  cen 8238  cle 10412  3c3 11431  chash 13435  pmTrspcpmtr 18244
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1839  ax-4 1853  ax-5 1953  ax-6 2021  ax-7 2055  ax-8 2109  ax-9 2116  ax-10 2135  ax-11 2150  ax-12 2163  ax-13 2334  ax-ext 2754  ax-rep 5006  ax-sep 5017  ax-nul 5025  ax-pow 5077  ax-pr 5138  ax-un 7226  ax-cnex 10328  ax-resscn 10329  ax-1cn 10330  ax-icn 10331  ax-addcl 10332  ax-addrcl 10333  ax-mulcl 10334  ax-mulrcl 10335  ax-mulcom 10336  ax-addass 10337  ax-mulass 10338  ax-distr 10339  ax-i2m1 10340  ax-1ne0 10341  ax-1rid 10342  ax-rnegex 10343  ax-rrecex 10344  ax-cnre 10345  ax-pre-lttri 10346  ax-pre-lttrn 10347  ax-pre-ltadd 10348  ax-pre-mulgt0 10349
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1605  df-ex 1824  df-nf 1828  df-sb 2012  df-mo 2551  df-eu 2587  df-clab 2764  df-cleq 2770  df-clel 2774  df-nfc 2921  df-ne 2970  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3400  df-sbc 3653  df-csb 3752  df-dif 3795  df-un 3797  df-in 3799  df-ss 3806  df-pss 3808  df-nul 4142  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4672  df-int 4711  df-iun 4755  df-br 4887  df-opab 4949  df-mpt 4966  df-tr 4988  df-id 5261  df-eprel 5266  df-po 5274  df-so 5275  df-fr 5314  df-we 5316  df-xp 5361  df-rel 5362  df-cnv 5363  df-co 5364  df-dm 5365  df-rn 5366  df-res 5367  df-ima 5368  df-pred 5933  df-ord 5979  df-on 5980  df-lim 5981  df-suc 5982  df-iota 6099  df-fun 6137  df-fn 6138  df-f 6139  df-f1 6140  df-fo 6141  df-f1o 6142  df-fv 6143  df-riota 6883  df-ov 6925  df-oprab 6926  df-mpt2 6927  df-om 7344  df-1st 7445  df-2nd 7446  df-wrecs 7689  df-recs 7751  df-rdg 7789  df-1o 7843  df-2o 7844  df-oadd 7847  df-er 8026  df-en 8242  df-dom 8243  df-sdom 8244  df-fin 8245  df-card 9098  df-cda 9325  df-pnf 10413  df-mnf 10414  df-xr 10415  df-ltxr 10416  df-le 10417  df-sub 10608  df-neg 10609  df-nn 11375  df-2 11438  df-3 11439  df-n0 11643  df-xnn0 11715  df-z 11729  df-uz 11993  df-fz 12644  df-hash 13436  df-pmtr 18245
This theorem is referenced by:  pgrpgt2nabl  43166
  Copyright terms: Public domain W3C validator