Theorem sticksstones13 43475

Description: Establish bijective mapping between strictly monotone functions and functions that sum to a fixed non-negative integer. (Contributed by metakunt, 6-Oct-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
sticksstones13.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
sticksstones13.2	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
sticksstones13.3	⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ 𝐴 ↦ (𝑗 ∈ (1...𝐾) ↦ (𝑗 + Σ𝑙 ∈ (1...𝑗)(𝑎‘𝑙))))
sticksstones13.4	⊢ 𝐺 = (𝑏 ∈ 𝐵 ↦ if(𝐾 = 0, {⟨1, 𝑁⟩}, (𝑘 ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(𝑘 = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) − (𝑏‘𝐾)), if(𝑘 = 1, ((𝑏‘1) − 1), (((𝑏‘𝑘) − (𝑏‘(𝑘 − 1))) − 1))))))
sticksstones13.5	⊢ 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝑔‘𝑖) = 𝑁)}
sticksstones13.6	⊢ 𝐵 = {𝑓 ∣ (𝑓:(1...𝐾)⟶(1...(𝑁 + 𝐾)) ∧ ∀𝑥 ∈ (1...𝐾)∀𝑦 ∈ (1...𝐾)(𝑥 < 𝑦 → (𝑓‘𝑥) < (𝑓‘𝑦)))}

Assertion

Ref	Expression
sticksstones13	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶1-1onto𝐵)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑗,𝑙,𝑥,𝑦   𝐴,𝑏,𝑗,𝑙   𝐵,𝑎   𝐵,𝑏   𝐾,𝑎,𝑓,𝑗,𝑙,𝑥,𝑦   𝐾,𝑏,𝑔,𝑖   𝑔,𝑎,𝑖   𝑁,𝑏,𝑗,𝑓   𝑔,𝑁,𝑖   𝜑,𝑎,𝑗,𝑙,𝑥,𝑦   𝜑,𝑏   𝑖,𝑙   𝐴,𝑘,𝑎,𝑗,𝑙,𝑥,𝑦   𝑘,𝑏,𝑥,𝑦   𝐵,𝑖,𝑘,𝑙,𝑏   𝐵,𝑗   𝐹,𝑏,𝑘   𝑓,𝑏   𝑘,𝐾,𝑔   𝑁,𝑎,𝑙,𝑘   𝜑,𝑖,𝑘   𝑔,𝑏

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓, 𝑔)   𝐴(𝑓, 𝑔, 𝑖)   𝐵(𝑥, 𝑦, 𝑓, 𝑔)   𝐹(𝑥, 𝑦, 𝑓, 𝑔, 𝑖, 𝑗, 𝑎, 𝑙)   𝐺(𝑥, 𝑦, 𝑓, 𝑔, 𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑎, 𝑏, 𝑙)   𝑁(𝑥, 𝑦)

Proof of Theorem sticksstones13

Step	Hyp	Ref	Expression
1		sticksstones13.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
2	1	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 = 0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
3		simpr 490	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 = 0) → 𝐾 = 0)
4		sticksstones13.3	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑎 ∈ 𝐴 ↦ (𝑗 ∈ (1...𝐾) ↦ (𝑗 + Σ𝑙 ∈ (1...𝑗)(𝑎‘𝑙))))
5		sticksstones13.4	. . 3 ⊢ 𝐺 = (𝑏 ∈ 𝐵 ↦ if(𝐾 = 0, {⟨1, 𝑁⟩}, (𝑘 ∈ (1...(𝐾 + 1)) ↦ if(𝑘 = (𝐾 + 1), ((𝑁 + 𝐾) − (𝑏‘𝐾)), if(𝑘 = 1, ((𝑏‘1) − 1), (((𝑏‘𝑘) − (𝑏‘(𝑘 − 1))) − 1))))))
6		sticksstones13.5	. . 3 ⊢ 𝐴 = {𝑔 ∣ (𝑔:(1...(𝐾 + 1))⟶ℕ0 ∧ Σ𝑖 ∈ (1...(𝐾 + 1))(𝑔‘𝑖) = 𝑁)}
7		sticksstones13.6	. . 3 ⊢ 𝐵 = {𝑓 ∣ (𝑓:(1...𝐾)⟶(1...(𝑁 + 𝐾)) ∧ ∀𝑥 ∈ (1...𝐾)∀𝑦 ∈ (1...𝐾)(𝑥 < 𝑦 → (𝑓‘𝑥) < (𝑓‘𝑦)))}
8	2, 3, 4, 5, 6, 7	sticksstones11 43472	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 = 0) → 𝐹:𝐴⟶1-1onto𝐵)
9	1	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
10		simpr 490	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝐾 ∈ ℕ)
11	9, 10, 4, 5, 6, 7	sticksstones12 43474	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ) → 𝐹:𝐴⟶1-1onto𝐵)
12		sticksstones13.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ ℕ0)
13		elnn0 12648	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 ↔ (𝐾 ∈ ℕ ∨ 𝐾 = 0))
14	13	biimpi 219	. . . 4 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐾 ∈ ℕ ∨ 𝐾 = 0))
15	14	orcomd 885	. . 3 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝐾 = 0 ∨ 𝐾 ∈ ℕ))
16	12, 15	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐾 = 0 ∨ 𝐾 ∈ ℕ))
17	8, 11, 16	mpjaodan 973	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶1-1onto𝐵)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {cab 2741  ∀wral 3080  ifcif 4485  {csn 4588  ⟨cop 4840   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192  ⟶wf 6562  ⟶1-1ontowf1o 6565  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  0cc0 11239  1c1 11240   + caddc 11242   < clt 11382   − cmin 11580  ℕcn 12375  ℕ₀cn0 12646  ...cfz 13679  Σcsu 15897

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-sup 9471  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-rp 13161  df-ico 13522  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-seq 14185  df-exp 14245  df-hash 14516  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-clim 15699  df-sum 15898

This theorem is used by:  sticksstones14  43476