MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  symgextf1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem symgextf1 19686
Description: The extension of a permutation, fixing the additional element, is a 1-1 function. (Contributed by AV, 6-Jan-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
symgext.s 𝑆 = (Base‘(SymGrp‘(𝑁 ∖ {𝐾})))
symgext.e 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝐾, 𝐾, (𝑍‘𝑥)))
Assertion
Ref Expression
symgextf1 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → 𝐸:𝑁⟶1-1𝑁)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐾   𝑥,𝑁   𝑥,𝑆   𝑥,𝑍
Allowed substitution hint:   𝐸(𝑥)

Proof of Theorem symgextf1
Dummy variables 𝑦 𝑧 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 symgext.s . . 3 𝑆 = (Base‘(SymGrp‘(𝑁 ∖ {𝐾})))
2 symgext.e . . 3 𝐸 = (𝑥 ∈ 𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝐾, 𝐾, (𝑍‘𝑥)))
31, 2symgextf 19682 . 2 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → 𝐸:𝑁⟶𝑁)
4 difsnid 4773 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ 𝑁 → ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) = 𝑁)
54eqcomd 2769 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ 𝑁 → 𝑁 = ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}))
65eleq2d 2850 . . . . . 6 (𝐾 ∈ 𝑁 → (𝑦 ∈ 𝑁 ↔ 𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾})))
75eleq2d 2850 . . . . . 6 (𝐾 ∈ 𝑁 → (𝑧 ∈ 𝑁 ↔ 𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾})))
86, 7anbi12d 644 . . . . 5 (𝐾 ∈ 𝑁 → ((𝑦 ∈ 𝑁 ∧ 𝑧 ∈ 𝑁) ↔ (𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}))))
98adantr 486 . . . 4 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑦 ∈ 𝑁 ∧ 𝑧 ∈ 𝑁) ↔ (𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}))))
10 elun 4155 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ↔ (𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∨ 𝑦 ∈ {𝐾}))
11 elun 4155 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ↔ (𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∨ 𝑧 ∈ {𝐾}))
121, 2symgextfv 19683 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) → (𝐸‘𝑦) = (𝑍‘𝑦)))
1312com12 33 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝐸‘𝑦) = (𝑍‘𝑦)))
1413adantr 486 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝐸‘𝑦) = (𝑍‘𝑦)))
1514imp 412 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆)) → (𝐸‘𝑦) = (𝑍‘𝑦))
161, 2symgextfv 19683 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) → (𝐸‘𝑧) = (𝑍‘𝑧)))
1716com12 33 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝐸‘𝑧) = (𝑍‘𝑧)))
1817adantl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → (𝐸‘𝑧) = (𝑍‘𝑧)))
1918imp 412 . . . . . . . . . 10 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆)) → (𝐸‘𝑧) = (𝑍‘𝑧))
2015, 19eqeq12d 2779 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆)) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) ↔ (𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧)))
21 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (SymGrp‘(𝑁 ∖ {𝐾})) = (SymGrp‘(𝑁 ∖ {𝐾}))
2221, 1symgbasf1o 19640 . . . . . . . . . . . 12 (𝑍 ∈ 𝑆 → 𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶1-1onto(𝑁 ∖ {𝐾}))
23 f1of1 6853 . . . . . . . . . . . 12 (𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶1-1onto(𝑁 ∖ {𝐾}) → 𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶1-1(𝑁 ∖ {𝐾}))
24 dff13 7289 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶1-1(𝑁 ∖ {𝐾}) ↔ (𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶(𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ ∀𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})∀𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) → 𝑖 = 𝑗)))
25 fveqeq2 6925 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 = 𝑦 → ((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) ↔ (𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑗)))
26 equequ1 2060 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑖 = 𝑦 → (𝑖 = 𝑗 ↔ 𝑦 = 𝑗))
2725, 26imbi12d 347 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 = 𝑦 → (((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) → 𝑖 = 𝑗) ↔ ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑗) → 𝑦 = 𝑗)))
28 fveq2 6916 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑗 = 𝑧 → (𝑍‘𝑗) = (𝑍‘𝑧))
2928eqeq2d 2774 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑗 = 𝑧 → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑗) ↔ (𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧)))
30 equequ2 2061 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑗 = 𝑧 → (𝑦 = 𝑗 ↔ 𝑦 = 𝑧))
3129, 30imbi12d 347 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑗 = 𝑧 → (((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑗) → 𝑦 = 𝑗) ↔ ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
3227, 31rspc2va 3591 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ ∀𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})∀𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) → 𝑖 = 𝑗)) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
3332expcom 419 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})∀𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) → 𝑖 = 𝑗) → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
3433a1d 26 . . . . . . . . . . . . 13 (∀𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})∀𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})((𝑍‘𝑖) = (𝑍‘𝑗) → 𝑖 = 𝑗) → (𝐾 ∈ 𝑁 → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))))
3524, 34simplbiim 514 . . . . . . . . . . . 12 (𝑍:(𝑁 ∖ {𝐾})⟶1-1(𝑁 ∖ {𝐾}) → (𝐾 ∈ 𝑁 → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))))
3622, 23, 353syl 19 . . . . . . . . . . 11 (𝑍 ∈ 𝑆 → (𝐾 ∈ 𝑁 → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))))
3736impcom 413 . . . . . . . . . 10 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
3837impcom 413 . . . . . . . . 9 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆)) → ((𝑍‘𝑦) = (𝑍‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
3920, 38sylbid 243 . . . . . . . 8 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆)) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
4039ex 418 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
411, 2symgextf1lem 19685 . . . . . . . . 9 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑦 ∈ {𝐾}) → (𝐸‘𝑧) ≠ (𝐸‘𝑦)))
42 eqneqall 2970 . . . . . . . . . . 11 ((𝐸‘𝑧) = (𝐸‘𝑦) → ((𝐸‘𝑧) ≠ (𝐸‘𝑦) → 𝑦 = 𝑧))
4342eqcoms 2771 . . . . . . . . . 10 ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → ((𝐸‘𝑧) ≠ (𝐸‘𝑦) → 𝑦 = 𝑧))
4443com12 33 . . . . . . . . 9 ((𝐸‘𝑧) ≠ (𝐸‘𝑦) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
4541, 44syl6com 38 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑦 ∈ {𝐾}) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
4645ancoms 464 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ {𝐾} ∧ 𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
471, 2symgextf1lem 19685 . . . . . . . 8 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ {𝐾}) → (𝐸‘𝑦) ≠ (𝐸‘𝑧)))
48 eqneqall 2970 . . . . . . . . 9 ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → ((𝐸‘𝑦) ≠ (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
4948com12 33 . . . . . . . 8 ((𝐸‘𝑦) ≠ (𝐸‘𝑧) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
5047, 49syl6com 38 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ {𝐾}) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
51 elsni 4601 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ {𝐾} → 𝑦 = 𝐾)
52 elsni 4601 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ {𝐾} → 𝑧 = 𝐾)
53 eqtr3 2785 . . . . . . . . 9 ((𝑦 = 𝐾 ∧ 𝑧 = 𝐾) → 𝑦 = 𝑧)
54532a1d 27 . . . . . . . 8 ((𝑦 = 𝐾 ∧ 𝑧 = 𝐾) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
5551, 52, 54syl2an 608 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ {𝐾} ∧ 𝑧 ∈ {𝐾}) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
5640, 46, 50, 55ccase 1053 . . . . . 6 (((𝑦 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∨ 𝑦 ∈ {𝐾}) ∧ (𝑧 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾}) ∨ 𝑧 ∈ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
5710, 11, 56syl2anb 610 . . . . 5 ((𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾})) → ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
5857com12 33 . . . 4 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑦 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾}) ∧ 𝑧 ∈ ((𝑁 ∖ {𝐾}) ∪ {𝐾})) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
599, 58sylbid 243 . . 3 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ((𝑦 ∈ 𝑁 ∧ 𝑧 ∈ 𝑁) → ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
6059ralrimivv 3207 . 2 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → ∀𝑦 ∈ 𝑁 ∀𝑧 ∈ 𝑁 ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧))
61 dff13 7289 . 2 (𝐸:𝑁⟶1-1𝑁 ↔ (𝐸:𝑁⟶𝑁 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑁 ∀𝑧 ∈ 𝑁 ((𝐸‘𝑦) = (𝐸‘𝑧) → 𝑦 = 𝑧)))
623, 60, 61sylanbrc 595 1 ((𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑆) → 𝐸:𝑁⟶1-1𝑁)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080   ∖ cdif 4048   ∪ cun 4152  ifcif 4485  {csn 4588   ↦ cmpt 5192  ⟶wf 6562  ⟶1-1wf1 6563  ⟶1-1ontowf1o 6565  ‘cfv 6566  Basecbs 17431  SymGrpcsymg 19634
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-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  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
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-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-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  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-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-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-map 8887  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-fz 13680  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-tset 17492  df-efmnd 19115  df-symg 19635
This theorem is used by:  symgextf1o  19688
  Copyright terms: Public domain W3C validator