Theorem symgfix2 19402

Description: If a permutation does not move a certain element of a set to a second element, there is a third element which is moved to the second element. (Contributed by AV, 2-Jan-2019.)

Hypothesis

Ref	Expression
symgfix2.p	⊢ 𝑃 = (Base‘(SymGrp‘𝑁))

Assertion

Ref	Expression
symgfix2	⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))

Distinct variable groups:   𝑘,𝑁   𝑄,𝑘   𝑘,𝐾,𝑞   𝑘,𝐿,𝑞   𝑃,𝑞   𝑄,𝑞

Allowed substitution hints:   𝑃(𝑘)   𝑁(𝑞)

Proof of Theorem symgfix2

Dummy variable 𝑙 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eldif 3941	. . 3 ⊢ (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ ¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}))
2		ianor 983	. . . . 5 ⊢ (¬ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (𝑄‘𝐾) = 𝐿) ↔ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
3		fveq1 6885	. . . . . . 7 ⊢ (𝑞 = 𝑄 → (𝑞‘𝐾) = (𝑄‘𝐾))
4	3	eqeq1d 2736	. . . . . 6 ⊢ (𝑞 = 𝑄 → ((𝑞‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
5	4	elrab 3675	. . . . 5 ⊢ (𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿} ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
6	2, 5	xchnxbir 333	. . . 4 ⊢ (¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿} ↔ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
7	6	anbi2i 623	. . 3 ⊢ ((𝑄 ∈ 𝑃 ∧ ¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)))
8	1, 7	bitri 275	. 2 ⊢ (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)))
9		pm2.21 123	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 → (𝑄 ∈ 𝑃 → (𝐿 ∈ 𝑁 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
10		symgfix2.p	. . . . . . 7 ⊢ 𝑃 = (Base‘(SymGrp‘𝑁))
11	10	symgmov2 19373	. . . . . 6 ⊢ (𝑄 ∈ 𝑃 → ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙)
12		eqeq2 2746	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝐿 → ((𝑄‘𝑘) = 𝑙 ↔ (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
13	12	rexbidv 3166	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑙 = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
14	13	rspcva 3603	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐿 ∈ 𝑁 ∧ ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙) → ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿)
15		eqeq2 2746	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐿 = (𝑄‘𝑘) → ((𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
16	15	eqcoms 2742	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → ((𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
17	16	notbid 318	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ ¬ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
18		fveq2 6886	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐾 = 𝑘 → (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘))
19	18	eqcoms 2742	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘))
20	19	necon3bi 2957	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘) → 𝑘 ≠ 𝐾)
21	17, 20	biimtrdi 253	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → 𝑘 ≠ 𝐾))
22	21	com12 32	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → 𝑘 ≠ 𝐾))
23	22	pm4.71rd 562	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
24	23	rexbidv 3166	. . . . . . . . . 10 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
25		rexdifsn 4774	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
26	24, 25	bitr4di 289	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
27	14, 26	syl5ibcom 245	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐿 ∈ 𝑁 ∧ ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙) → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
28	27	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → (∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙 → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
29	28	com13 88	. . . . . 6 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙 → (𝐿 ∈ 𝑁 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
30	11, 29	syl5 34	. . . . 5 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (𝑄 ∈ 𝑃 → (𝐿 ∈ 𝑁 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
31	9, 30	jaoi 857	. . . 4 ⊢ ((¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿) → (𝑄 ∈ 𝑃 → (𝐿 ∈ 𝑁 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
32	31	com13 88	. . 3 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → (𝑄 ∈ 𝑃 → ((¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
33	32	impd 410	. 2 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → ((𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
34	8, 33	biimtrid 242	1 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1539   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2931  ∀wral 3050  ∃wrex 3059  {crab 3419   ∖ cdif 3928  {csn 4606  ‘cfv 6541  Basecbs 17229  SymGrpcsymg 19354

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-sep 5276  ax-nul 5286  ax-pow 5345  ax-pr 5412  ax-un 7737  ax-cnex 11193  ax-resscn 11194  ax-1cn 11195  ax-icn 11196  ax-addcl 11197  ax-addrcl 11198  ax-mulcl 11199  ax-mulrcl 11200  ax-mulcom 11201  ax-addass 11202  ax-mulass 11203  ax-distr 11204  ax-i2m1 11205  ax-1ne0 11206  ax-1rid 11207  ax-rnegex 11208  ax-rrecex 11209  ax-cnre 11210  ax-pre-lttri 11211  ax-pre-lttrn 11212  ax-pre-ltadd 11213  ax-pre-mulgt0 11214

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-reu 3364  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-tp 4611  df-op 4613  df-uni 4888  df-iun 4973  df-br 5124  df-opab 5186  df-mpt 5206  df-tr 5240  df-id 5558  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-we 5619  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-pred 6301  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7870  df-1st 7996  df-2nd 7997  df-frecs 8288  df-wrecs 8319  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8488  df-er 8727  df-map 8850  df-en 8968  df-dom 8969  df-sdom 8970  df-fin 8971  df-pnf 11279  df-mnf 11280  df-xr 11281  df-ltxr 11282  df-le 11283  df-sub 11476  df-neg 11477  df-nn 12249  df-2 12311  df-3 12312  df-4 12313  df-5 12314  df-6 12315  df-7 12316  df-8 12317  df-9 12318  df-n0 12510  df-z 12597  df-uz 12861  df-fz 13530  df-struct 17166  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17230  df-ress 17253  df-plusg 17286  df-tset 17292  df-efmnd 18851  df-symg 19355

This theorem is referenced by: (None)