Users' Mathboxes Mathbox for Mario Carneiro < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  subfacp1lem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem subfacp1lem3 35761
Description: Lemma for subfacp1 35765. In subfacp1lem6 35764 we cut up the set of all derangements on 1...(𝑁 + 1) first according to the value at 1, and then by whether or not (𝑓‘(𝑓‘1)) = 1. In this lemma, we show that the subset of all 𝑁 + 1 derangements that satisfy this for fixed 𝑀 = (𝑓‘1) is in bijection with 𝑁 − 1 derangements, by simply dropping the 𝑥 = 1 and 𝑥 = 𝑀 points from the function to get a derangement on 𝐾 = (1...(𝑁 − 1)) ∖ {1, 𝑀}. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
derang.d 𝐷 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝑥1-1-onto𝑥 ∧ ∀𝑦𝑥 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}))
subfac.n 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐷‘(1...𝑛)))
subfacp1lem.a 𝐴 = {𝑓 ∣ (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}
subfacp1lem1.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
subfacp1lem1.m (𝜑𝑀 ∈ (2...(𝑁 + 1)))
subfacp1lem1.x 𝑀 ∈ V
subfacp1lem1.k 𝐾 = ((2...(𝑁 + 1)) ∖ {𝑀})
subfacp1lem3.b 𝐵 = {𝑔𝐴 ∣ ((𝑔‘1) = 𝑀 ∧ (𝑔𝑀) = 1)}
subfacp1lem3.c 𝐶 = {𝑓 ∣ (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}
Assertion
Ref Expression
subfacp1lem3 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (𝑆‘(𝑁 − 1)))
Distinct variable groups:   𝑓,𝑔,𝑛,𝑥,𝑦,𝐴   𝑓,𝑁,𝑔,𝑛,𝑥,𝑦   𝐵,𝑓,𝑔,𝑥,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝐷,𝑛   𝑓,𝐾,𝑛,𝑥,𝑦   𝑓,𝑀,𝑔,𝑥,𝑦   𝑆,𝑛,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓, 𝑔, 𝑛)   𝐵(𝑛)   𝐶(𝑓, 𝑔, 𝑛)   𝐷(𝑥, 𝑦, 𝑓, 𝑔)   𝑆(𝑓, 𝑔)   𝐾(𝑔)   𝑀(𝑛)

Proof of Theorem subfacp1lem3
Dummy variables 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 subfacp1lem.a . . . . . . 7 𝐴 = {𝑓 ∣ (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}
2 fzfi 14036 . . . . . . . 8 (1...(𝑁 + 1)) ∈ Fin
3 deranglem 35745 . . . . . . . 8 ((1...(𝑁 + 1)) ∈ Fin → {𝑓 ∣ (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦)} ∈ Fin)
42, 3ax-mp 5 . . . . . . 7 {𝑓 ∣ (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦)} ∈ Fin
51, 4eqeltri 2856 . . . . . 6 𝐴 ∈ Fin
6 subfacp1lem3.b . . . . . . 7 𝐵 = {𝑔𝐴 ∣ ((𝑔‘1) = 𝑀 ∧ (𝑔𝑀) = 1)}
76ssrab3 4030 . . . . . 6 𝐵𝐴
8 ssfi 9167 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Fin ∧ 𝐵𝐴) → 𝐵 ∈ Fin)
95, 7, 8mp2an 705 . . . . 5 𝐵 ∈ Fin
109elexi 3472 . . . 4 𝐵 ∈ V
1110a1i 11 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ V)
12 eqid 2760 . . . 4 (𝑏𝐵 ↦ (𝑏𝐾)) = (𝑏𝐵 ↦ (𝑏𝐾))
13 fveq1 6877 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑔 = 𝑏 → (𝑔‘1) = (𝑏‘1))
1413eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑔 = 𝑏 → ((𝑔‘1) = 𝑀 ↔ (𝑏‘1) = 𝑀))
15 fveq1 6877 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑔 = 𝑏 → (𝑔𝑀) = (𝑏𝑀))
1615eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑔 = 𝑏 → ((𝑔𝑀) = 1 ↔ (𝑏𝑀) = 1))
1714, 16anbi12d 644 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑔 = 𝑏 → (((𝑔‘1) = 𝑀 ∧ (𝑔𝑀) = 1) ↔ ((𝑏‘1) = 𝑀 ∧ (𝑏𝑀) = 1)))
1817, 6elrab2 3649 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏𝐵 ↔ (𝑏𝐴 ∧ ((𝑏‘1) = 𝑀 ∧ (𝑏𝑀) = 1)))
1918bilani 510 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏𝐴 ∧ ((𝑏‘1) = 𝑀 ∧ (𝑏𝑀) = 1)))
2019simpld 500 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → 𝑏𝐴)
21 vex 3454 . . . . . . . . . . 11 𝑏 ∈ V
22 f1oeq1 6805 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = 𝑏 → (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ↔ 𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1))))
23 fveq1 6877 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = 𝑏 → (𝑓𝑦) = (𝑏𝑦))
2423neeq1d 3014 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = 𝑏 → ((𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
2524ralbidv 3185 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = 𝑏 → (∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
2622, 25anbi12d 644 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = 𝑏 → ((𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦) ↔ (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦)))
2721, 26, 1elab2 3636 . . . . . . . . . 10 (𝑏𝐴 ↔ (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
2820, 27sylib 221 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
2928simpld 500 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝐵) → 𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)))
30 f1of1 6816 . . . . . . . 8 (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) → 𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1→(1...(𝑁 + 1)))
31 df-f1 6538 . . . . . . . . 9 (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1→(1...(𝑁 + 1)) ↔ (𝑏:(1...(𝑁 + 1))⟶(1...(𝑁 + 1)) ∧ Fun 𝑏))
3231simprbi 503 . . . . . . . 8 (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1→(1...(𝑁 + 1)) → Fun 𝑏)
3329, 30, 323syl 19 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝐵) → Fun 𝑏)
34 f1ofn 6818 . . . . . . . . . . 11 (𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) → 𝑏 Fn (1...(𝑁 + 1)))
3529, 34syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → 𝑏 Fn (1...(𝑁 + 1)))
36 fnresdm 6651 . . . . . . . . . 10 (𝑏 Fn (1...(𝑁 + 1)) → (𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))) = 𝑏)
37 f1oeq1 6805 . . . . . . . . . 10 ((𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))) = 𝑏 → ((𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ↔ 𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1))))
3835, 36, 373syl 19 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝐵) → ((𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ↔ 𝑏:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1))))
3929, 38mpbird 260 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)))
40 f1ofo 6825 . . . . . . . 8 ((𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) → (𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–onto→(1...(𝑁 + 1)))
4139, 40syl 18 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–onto→(1...(𝑁 + 1)))
42 ssun2 4125 . . . . . . . . . . . 12 {1, 𝑀} ⊆ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})
43 derang.d . . . . . . . . . . . . . 14 𝐷 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝑥1-1-onto𝑥 ∧ ∀𝑦𝑥 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}))
44 subfac.n . . . . . . . . . . . . . 14 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (𝐷‘(1...𝑛)))
45 subfacp1lem1.n . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
46 subfacp1lem1.m . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑀 ∈ (2...(𝑁 + 1)))
47 subfacp1lem1.x . . . . . . . . . . . . . 14 𝑀 ∈ V
48 subfacp1lem1.k . . . . . . . . . . . . . 14 𝐾 = ((2...(𝑁 + 1)) ∖ {𝑀})
4943, 44, 1, 45, 46, 47, 48subfacp1lem1 35758 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐾 ∩ {1, 𝑀}) = ∅ ∧ (𝐾 ∪ {1, 𝑀}) = (1...(𝑁 + 1)) ∧ (♯‘𝐾) = (𝑁 − 1)))
5049simp2d 1161 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐾 ∪ {1, 𝑀}) = (1...(𝑁 + 1)))
5142, 50sseqtrid 3973 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → {1, 𝑀} ⊆ (1...(𝑁 + 1)))
5251adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → {1, 𝑀} ⊆ (1...(𝑁 + 1)))
5335, 52fnssresd 6656 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ {1, 𝑀}) Fn {1, 𝑀})
5419simprd 501 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑏𝐵) → ((𝑏‘1) = 𝑀 ∧ (𝑏𝑀) = 1))
5554simpld 500 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏‘1) = 𝑀)
5647prid2 4724 . . . . . . . . . . . 12 𝑀 ∈ {1, 𝑀}
5755, 56eqeltrdi 2868 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏‘1) ∈ {1, 𝑀})
5854simprd 501 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏𝑀) = 1)
59 1ex 11227 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ V
6059prid1 4723 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ {1, 𝑀}
6158, 60eqeltrdi 2868 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏𝑀) ∈ {1, 𝑀})
62 fveq2 6878 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 1 → (𝑏𝑥) = (𝑏‘1))
6362eleq1d 2845 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 1 → ((𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀} ↔ (𝑏‘1) ∈ {1, 𝑀}))
64 fveq2 6878 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑀 → (𝑏𝑥) = (𝑏𝑀))
6564eleq1d 2845 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑀 → ((𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀} ↔ (𝑏𝑀) ∈ {1, 𝑀}))
6659, 47, 63, 65ralpr 4661 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀} ↔ ((𝑏‘1) ∈ {1, 𝑀} ∧ (𝑏𝑀) ∈ {1, 𝑀}))
6757, 61, 66sylanbrc 595 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀})
68 fvres 6897 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ {1, 𝑀} → ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑥) = (𝑏𝑥))
6968eleq1d 2845 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ {1, 𝑀} → (((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑥) ∈ {1, 𝑀} ↔ (𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀}))
7069ralbiia 3106 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑥) ∈ {1, 𝑀} ↔ ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑥) ∈ {1, 𝑀})
7167, 70sylibr 237 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑥) ∈ {1, 𝑀})
72 ffnfv 7112 . . . . . . . . 9 ((𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}⟶{1, 𝑀} ↔ ((𝑏 ↾ {1, 𝑀}) Fn {1, 𝑀} ∧ ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀} ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑥) ∈ {1, 𝑀}))
7353, 71, 72sylanbrc 595 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}⟶{1, 𝑀})
74 fveqeq2 6887 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑀 → ((𝑏𝑦) = 1 ↔ (𝑏𝑀) = 1))
7574rspcev 3576 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ {1, 𝑀} ∧ (𝑏𝑀) = 1) → ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 1)
7656, 58, 75sylancr 599 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 1)
77 fveqeq2 6887 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 1 → ((𝑏𝑦) = 𝑀 ↔ (𝑏‘1) = 𝑀))
7877rspcev 3576 . . . . . . . . . . 11 ((1 ∈ {1, 𝑀} ∧ (𝑏‘1) = 𝑀) → ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑀)
7960, 55, 78sylancr 599 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑏𝐵) → ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑀)
80 eqeq2 2772 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 1 → ((𝑏𝑦) = 𝑥 ↔ (𝑏𝑦) = 1))
8180rexbidv 3186 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 1 → (∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥 ↔ ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 1))
82 eqeq2 2772 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑀 → ((𝑏𝑦) = 𝑥 ↔ (𝑏𝑦) = 𝑀))
8382rexbidv 3186 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝑀 → (∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥 ↔ ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑀))
8459, 47, 81, 83ralpr 4661 . . . . . . . . . 10 (∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥 ↔ (∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 1 ∧ ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑀))
8576, 79, 84sylanbrc 595 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥)
86 eqcom 2767 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) ↔ ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) = 𝑥)
87 fvres 6897 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ {1, 𝑀} → ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) = (𝑏𝑦))
8887eqeq1d 2762 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ {1, 𝑀} → (((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) = 𝑥 ↔ (𝑏𝑦) = 𝑥))
8986, 88bitrid 286 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ {1, 𝑀} → (𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) ↔ (𝑏𝑦) = 𝑥))
9089rexbiia 3107 . . . . . . . . . 10 (∃𝑦 ∈ {1, 𝑀}𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥)
9190ralbii 3108 . . . . . . . . 9 (∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀}𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦) ↔ ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = 𝑥)
9285, 91sylibr 237 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀}𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦))
93 dffo3 7095 . . . . . . . 8 ((𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}–onto→{1, 𝑀} ↔ ((𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}⟶{1, 𝑀} ∧ ∀𝑥 ∈ {1, 𝑀}∃𝑦 ∈ {1, 𝑀}𝑥 = ((𝑏 ↾ {1, 𝑀})‘𝑦)))
9473, 92, 93sylanbrc 595 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}–onto→{1, 𝑀})
95 resdif 6839 . . . . . . 7 ((Fun 𝑏 ∧ (𝑏 ↾ (1...(𝑁 + 1))):(1...(𝑁 + 1))–onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ (𝑏 ↾ {1, 𝑀}):{1, 𝑀}–onto→{1, 𝑀}) → (𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}))
9633, 41, 94, 95syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}))
97 uncom 4105 . . . . . . . . . 10 ({1, 𝑀} ∪ 𝐾) = (𝐾 ∪ {1, 𝑀})
9897, 50eqtrid 2807 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ({1, 𝑀} ∪ 𝐾) = (1...(𝑁 + 1)))
99 incom 4155 . . . . . . . . . . 11 ({1, 𝑀} ∩ 𝐾) = (𝐾 ∩ {1, 𝑀})
10049simp1d 1160 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐾 ∩ {1, 𝑀}) = ∅)
10199, 100eqtrid 2807 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ({1, 𝑀} ∩ 𝐾) = ∅)
102 uneqdifeq 4448 . . . . . . . . . 10 (({1, 𝑀} ⊆ (1...(𝑁 + 1)) ∧ ({1, 𝑀} ∩ 𝐾) = ∅) → (({1, 𝑀} ∪ 𝐾) = (1...(𝑁 + 1)) ↔ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾))
10351, 101, 102syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (({1, 𝑀} ∪ 𝐾) = (1...(𝑁 + 1)) ↔ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾))
10498, 103mpbid 235 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾)
105104adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝐵) → ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾)
106 reseq2 5967 . . . . . . . . 9 (((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾 → (𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})) = (𝑏𝐾))
107106f1oeq1d 6812 . . . . . . . 8 (((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾 → ((𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) ↔ (𝑏𝐾):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})))
108 f1oeq2 6806 . . . . . . . 8 (((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾 → ((𝑏𝐾):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) ↔ (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})))
109 f1oeq3 6807 . . . . . . . 8 (((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾 → ((𝑏𝐾):𝐾1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) ↔ (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾))
110107, 108, 1093bitrd 308 . . . . . . 7 (((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) = 𝐾 → ((𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) ↔ (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾))
111105, 110syl 18 . . . . . 6 ((𝜑𝑏𝐵) → ((𝑏 ↾ ((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})):((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀})–1-1-onto→((1...(𝑁 + 1)) ∖ {1, 𝑀}) ↔ (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾))
11296, 111mpbid 235 . . . . 5 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾)
113 ssun1 4124 . . . . . . . 8 𝐾 ⊆ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})
114113, 50sseqtrid 3973 . . . . . . 7 (𝜑𝐾 ⊆ (1...(𝑁 + 1)))
115114adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑𝑏𝐵) → 𝐾 ⊆ (1...(𝑁 + 1)))
11628simprd 501 . . . . . 6 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦)
117 ssralv 4000 . . . . . 6 (𝐾 ⊆ (1...(𝑁 + 1)) → (∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) ≠ 𝑦 → ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
118115, 116, 117sylc 66 . . . . 5 ((𝜑𝑏𝐵) → ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) ≠ 𝑦)
11921resex 6022 . . . . . 6 (𝑏𝐾) ∈ V
120 f1oeq1 6805 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑏𝐾) → (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ↔ (𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾))
121 fveq1 6877 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑏𝐾) → (𝑓𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦))
122 fvres 6897 . . . . . . . . . 10 (𝑦𝐾 → ((𝑏𝐾)‘𝑦) = (𝑏𝑦))
123121, 122sylan9eq 2815 . . . . . . . . 9 ((𝑓 = (𝑏𝐾) ∧ 𝑦𝐾) → (𝑓𝑦) = (𝑏𝑦))
124123neeq1d 3014 . . . . . . . 8 ((𝑓 = (𝑏𝐾) ∧ 𝑦𝐾) → ((𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
125124ralbidva 3183 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑏𝐾) → (∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
126120, 125anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑓 = (𝑏𝐾) → ((𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦) ↔ ((𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) ≠ 𝑦)))
127 subfacp1lem3.c . . . . . 6 𝐶 = {𝑓 ∣ (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}
128119, 126, 127elab2 3636 . . . . 5 ((𝑏𝐾) ∈ 𝐶 ↔ ((𝑏𝐾):𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) ≠ 𝑦))
129112, 118, 128sylanbrc 595 . . . 4 ((𝜑𝑏𝐵) → (𝑏𝐾) ∈ 𝐶)
13045adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → 𝑁 ∈ ℕ)
13146adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → 𝑀 ∈ (2...(𝑁 + 1)))
132 eqid 2760 . . . . . . . 8 (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})
133 vex 3454 . . . . . . . . . . 11 𝑐 ∈ V
134 f1oeq1 6805 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = 𝑐 → (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾𝑐:𝐾1-1-onto𝐾))
135 fveq1 6877 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 = 𝑐 → (𝑓𝑦) = (𝑐𝑦))
136135neeq1d 3014 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 = 𝑐 → ((𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝑐𝑦) ≠ 𝑦))
137136ralbidv 3185 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 = 𝑐 → (∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) ≠ 𝑦))
138134, 137anbi12d 644 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = 𝑐 → ((𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦) ↔ (𝑐:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) ≠ 𝑦)))
139133, 138, 127elab2 3636 . . . . . . . . . 10 (𝑐𝐶 ↔ (𝑐:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) ≠ 𝑦))
140139bilani 510 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑐𝐶) → (𝑐:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) ≠ 𝑦))
141140simpld 500 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → 𝑐:𝐾1-1-onto𝐾)
14243, 44, 1, 130, 131, 47, 48, 132, 141subfacp1lem2a 35759 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐𝐶) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀 ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1))
143142simp1d 1160 . . . . . 6 ((𝜑𝑐𝐶) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)))
14443, 44, 1, 130, 131, 47, 48, 132, 141subfacp1lem2b 35760 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑐𝐶) ∧ 𝑦𝐾) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) = (𝑐𝑦))
145140simprd 501 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑐𝐶) → ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) ≠ 𝑦)
146145r19.21bi 3254 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑐𝐶) ∧ 𝑦𝐾) → (𝑐𝑦) ≠ 𝑦)
147144, 146eqnetrd 3022 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐𝐶) ∧ 𝑦𝐾) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)
148147ralrimiva 3154 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → ∀𝑦𝐾 ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)
149142simp2d 1161 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑐𝐶) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀)
150 elfzuz 13574 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ (2...(𝑁 + 1)) → 𝑀 ∈ (ℤ‘2))
151 eluz2b3 12971 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ≠ 1))
152151simprbi 503 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) → 𝑀 ≠ 1)
15346, 150, 1523syl 19 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑀 ≠ 1)
154153adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑐𝐶) → 𝑀 ≠ 1)
155149, 154eqnetrd 3022 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑐𝐶) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) ≠ 1)
156142simp3d 1162 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑐𝐶) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1)
157154necomd 3010 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑐𝐶) → 1 ≠ 𝑀)
158156, 157eqnetrd 3022 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑐𝐶) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) ≠ 𝑀)
159 fveq2 6878 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 1 → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1))
160 id 23 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 1 → 𝑦 = 1)
161159, 160neeq12d 3016 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 1 → (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) ≠ 1))
162 fveq2 6878 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑀 → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀))
163 id 23 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑀𝑦 = 𝑀)
164162, 163neeq12d 3016 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝑀 → (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) ≠ 𝑀))
16559, 47, 161, 164ralpr 4661 . . . . . . . . 9 (∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) ≠ 1 ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) ≠ 𝑀))
166155, 158, 165sylanbrc 595 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → ∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)
167 ralunb 4143 . . . . . . . 8 (∀𝑦 ∈ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (∀𝑦𝐾 ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦 ∧ ∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦))
168148, 166, 167sylanbrc 595 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐𝐶) → ∀𝑦 ∈ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)
16950adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐𝐶) → (𝐾 ∪ {1, 𝑀}) = (1...(𝑁 + 1)))
170168, 169raleqtrdv 3321 . . . . . 6 ((𝜑𝑐𝐶) → ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)
171 prex 5403 . . . . . . . 8 {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩} ∈ V
172133, 171unex 7746 . . . . . . 7 (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ V
173 f1oeq1 6805 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ↔ (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1))))
174 fveq1 6877 . . . . . . . . . 10 (𝑓 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (𝑓𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦))
175174neeq1d 3014 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → ((𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦))
176175ralbidv 3185 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦))
177173, 176anbi12d 644 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → ((𝑓:(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑓𝑦) ≠ 𝑦) ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦)))
178172, 177, 1elab2 3636 . . . . . 6 ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ 𝐴 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) ∧ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ≠ 𝑦))
179143, 170, 178sylanbrc 595 . . . . 5 ((𝜑𝑐𝐶) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ 𝐴)
180149, 156jca 521 . . . . 5 ((𝜑𝑐𝐶) → (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀 ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1))
181 fveq1 6877 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (𝑔‘1) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1))
182181eqeq1d 2762 . . . . . . 7 (𝑔 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → ((𝑔‘1) = 𝑀 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀))
183 fveq1 6877 . . . . . . . 8 (𝑔 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (𝑔𝑀) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀))
184183eqeq1d 2762 . . . . . . 7 (𝑔 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → ((𝑔𝑀) = 1 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1))
185182, 184anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑔 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) → (((𝑔‘1) = 𝑀 ∧ (𝑔𝑀) = 1) ↔ (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀 ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1)))
186185, 6elrab2 3649 . . . . 5 ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ 𝐵 ↔ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ 𝐴 ∧ (((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀 ∧ ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1)))
187179, 180, 186sylanbrc 595 . . . 4 ((𝜑𝑐𝐶) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ∈ 𝐵)
18855adantrr 730 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏‘1) = 𝑀)
189149adantrl 729 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) = 𝑀)
190188, 189eqtr4d 2798 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏‘1) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1))
19158adantrr 730 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏𝑀) = 1)
192156adantrl 729 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀) = 1)
193191, 192eqtr4d 2798 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏𝑀) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀))
194 fveq2 6878 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 1 → (𝑏𝑦) = (𝑏‘1))
195194, 159eqeq12d 2776 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 1 → ((𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ (𝑏‘1) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1)))
196 fveq2 6878 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑀 → (𝑏𝑦) = (𝑏𝑀))
197196, 162eqeq12d 2776 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑀 → ((𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ (𝑏𝑀) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀)))
19859, 47, 195, 197ralpr 4661 . . . . . . . . . 10 (∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ((𝑏‘1) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘1) ∧ (𝑏𝑀) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑀)))
199190, 193, 198sylanbrc 595 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → ∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦))
200199biantrud 541 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ∧ ∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦))))
201 ralunb 4143 . . . . . . . 8 (∀𝑦 ∈ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ∧ ∀𝑦 ∈ {1, 𝑀} (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦)))
202200, 201bitr4di 292 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦)))
203144eqeq2d 2771 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑐𝐶) ∧ 𝑦𝐾) → ((𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦)))
204203ralbidva 3183 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑐𝐶) → (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦)))
205204adantrl 729 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦)))
20650adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝐾 ∪ {1, 𝑀}) = (1...(𝑁 + 1)))
207206raleqdv 3319 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦 ∈ (𝐾 ∪ {1, 𝑀})(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦)))
208202, 205, 2073bitr3rd 313 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦)))
209122eqeq2d 2771 . . . . . . . 8 (𝑦𝐾 → ((𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦) ↔ (𝑐𝑦) = (𝑏𝑦)))
210 eqcom 2767 . . . . . . . 8 ((𝑐𝑦) = (𝑏𝑦) ↔ (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦))
211209, 210bitrdi 290 . . . . . . 7 (𝑦𝐾 → ((𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦) ↔ (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦)))
212211ralbiia 3106 . . . . . 6 (∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑏𝑦) = (𝑐𝑦))
213208, 212bitr4di 292 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦)))
21435adantrr 730 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → 𝑏 Fn (1...(𝑁 + 1)))
215143adantrl 729 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)))
216 f1ofn 6818 . . . . . . 7 ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}):(1...(𝑁 + 1))–1-1-onto→(1...(𝑁 + 1)) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) Fn (1...(𝑁 + 1)))
217215, 216syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) Fn (1...(𝑁 + 1)))
218 eqfnfv 7022 . . . . . 6 ((𝑏 Fn (1...(𝑁 + 1)) ∧ (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) Fn (1...(𝑁 + 1))) → (𝑏 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦)))
219214, 217, 218syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ↔ ∀𝑦 ∈ (1...(𝑁 + 1))(𝑏𝑦) = ((𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩})‘𝑦)))
220141adantrl 729 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → 𝑐:𝐾1-1-onto𝐾)
221 f1ofn 6818 . . . . . . 7 (𝑐:𝐾1-1-onto𝐾𝑐 Fn 𝐾)
222220, 221syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → 𝑐 Fn 𝐾)
223114adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → 𝐾 ⊆ (1...(𝑁 + 1)))
224214, 223fnssresd 6656 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏𝐾) Fn 𝐾)
225 eqfnfv 7022 . . . . . 6 ((𝑐 Fn 𝐾 ∧ (𝑏𝐾) Fn 𝐾) → (𝑐 = (𝑏𝐾) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦)))
226222, 224, 225syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑐 = (𝑏𝐾) ↔ ∀𝑦𝐾 (𝑐𝑦) = ((𝑏𝐾)‘𝑦)))
227213, 219, 2263bitr4d 314 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑏𝐵𝑐𝐶)) → (𝑏 = (𝑐 ∪ {⟨1, 𝑀⟩, ⟨𝑀, 1⟩}) ↔ 𝑐 = (𝑏𝐾)))
22812, 129, 187, 227f1o2d 7668 . . 3 (𝜑 → (𝑏𝐵 ↦ (𝑏𝐾)):𝐵1-1-onto𝐶)
22911, 228hasheqf1od 14417 . 2 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (♯‘𝐶))
230127fveq2i 6881 . . . 4 (♯‘𝐶) = (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)})
231 fzfi 14036 . . . . . . 7 (2...(𝑁 + 1)) ∈ Fin
232 diffi 9169 . . . . . . 7 ((2...(𝑁 + 1)) ∈ Fin → ((2...(𝑁 + 1)) ∖ {𝑀}) ∈ Fin)
233231, 232ax-mp 5 . . . . . 6 ((2...(𝑁 + 1)) ∖ {𝑀}) ∈ Fin
23448, 233eqeltri 2856 . . . . 5 𝐾 ∈ Fin
23543derangval 35746 . . . . 5 (𝐾 ∈ Fin → (𝐷𝐾) = (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)}))
236234, 235ax-mp 5 . . . 4 (𝐷𝐾) = (♯‘{𝑓 ∣ (𝑓:𝐾1-1-onto𝐾 ∧ ∀𝑦𝐾 (𝑓𝑦) ≠ 𝑦)})
23743, 44derangen2 35753 . . . . 5 (𝐾 ∈ Fin → (𝐷𝐾) = (𝑆‘(♯‘𝐾)))
238234, 237ax-mp 5 . . . 4 (𝐷𝐾) = (𝑆‘(♯‘𝐾))
239230, 236, 2383eqtr2ri 2790 . . 3 (𝑆‘(♯‘𝐾)) = (♯‘𝐶)
24049simp3d 1162 . . . 4 (𝜑 → (♯‘𝐾) = (𝑁 − 1))
241240fveq2d 6882 . . 3 (𝜑 → (𝑆‘(♯‘𝐾)) = (𝑆‘(𝑁 − 1)))
242239, 241eqtr3id 2809 . 2 (𝜑 → (♯‘𝐶) = (𝑆‘(𝑁 − 1)))
243229, 242eqtrd 2795 1 (𝜑 → (♯‘𝐵) = (𝑆‘(𝑁 − 1)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  {cab 2738  wne 2955  wral 3076  wrex 3086  {crab 3412  Vcvv 3450  cdif 3896  cun 3897  cin 3898  wss 3899  c0 4279  {csn 4584  {cpr 4586  cop 4590  cmpt 5186  ccnv 5654  cres 5657  Fun wfun 6527   Fn wfn 6528  wf 6529  1-1wf1 6530  ontowfo 6531  1-1-ontowf1o 6532  cfv 6533  (class class class)co 7413  Fincfn 8952  1c1 11125   + caddc 11127  cmin 11465  cn 12257  2c2 12319  0cn0 12528  cuz 12887  ...cfz 13561  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-rep 5232  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-2o 8456  df-oadd 8459  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-dju 9906  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-2 12327  df-n0 12529  df-xnn0 12602  df-z 12616  df-uz 12888  df-fz 13562  df-hash 14395
This theorem is used by:  subfacp1lem6  35764
  Copyright terms: Public domain W3C validator