Theorem symgfix2 18230

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 3802	. . 3 ⊢ (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ ¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}))
2		ianor 967	. . . . 5 ⊢ (¬ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (𝑄‘𝐾) = 𝐿) ↔ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
3		fveq1 6447	. . . . . . 7 ⊢ (𝑞 = 𝑄 → (𝑞‘𝐾) = (𝑄‘𝐾))
4	3	eqeq1d 2780	. . . . . 6 ⊢ (𝑞 = 𝑄 → ((𝑞‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
5	4	elrab 3572	. . . . 5 ⊢ (𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿} ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
6	2, 5	xchnxbir 325	. . . 4 ⊢ (¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿} ↔ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿))
7	6	anbi2i 616	. . 3 ⊢ ((𝑄 ∈ 𝑃 ∧ ¬ 𝑄 ∈ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)))
8	1, 7	bitri 267	. 2 ⊢ (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) ↔ (𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)))
9		pm2.21 121	. . . . 5 ⊢ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 → (𝑄 ∈ 𝑃 → (𝐿 ∈ 𝑁 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
10		symgfix2.p	. . . . . . 7 ⊢ 𝑃 = (Base‘(SymGrp‘𝑁))
11	10	symgmov2 18207	. . . . . 6 ⊢ (𝑄 ∈ 𝑃 → ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙)
12		eqeq2 2789	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝐿 → ((𝑄‘𝑘) = 𝑙 ↔ (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
13	12	rexbidv 3237	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑙 = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
14	13	rspcva 3509	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐿 ∈ 𝑁 ∧ ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙) → ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿)
15		eqeq2 2789	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐿 = (𝑄‘𝑘) → ((𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
16	15	eqcoms 2786	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → ((𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
17	16	notbid 310	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 ↔ ¬ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘)))
18		fveq2 6448	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝐾 = 𝑘 → (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘))
19	18	eqcoms 2786	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘))
20	19	necon3bi 2995	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = (𝑄‘𝑘) → 𝑘 ≠ 𝐾)
21	17, 20	syl6bi 245	. . . . . . . . . . . . 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 558	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ((𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
24	23	rexbidv 3237	. . . . . . . . . 10 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿)))
25		rexdifsn 4558	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑘 ≠ 𝐾 ∧ (𝑄‘𝑘) = 𝐿))
26	24, 25	syl6bbr 281	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → (∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝐿 ↔ ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
27	14, 26	syl5ibcom 237	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐿 ∈ 𝑁 ∧ ∀𝑙 ∈ 𝑁 ∃𝑘 ∈ 𝑁 (𝑄‘𝑘) = 𝑙) → (¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿 → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
28	27	ex 403	. . . . . . 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 846	. . . 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 400	. 2 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → ((𝑄 ∈ 𝑃 ∧ (¬ 𝑄 ∈ 𝑃 ∨ ¬ (𝑄‘𝐾) = 𝐿)) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))
34	8, 33	syl5bi 234	1 ⊢ (𝐿 ∈ 𝑁 → (𝑄 ∈ (𝑃 ∖ {𝑞 ∈ 𝑃 ∣ (𝑞‘𝐾) = 𝐿}) → ∃𝑘 ∈ (𝑁 ∖ {𝐾})(𝑄‘𝑘) = 𝐿))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 386   ∨ wo 836   = wceq 1601   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2969  ∀wral 3090  ∃wrex 3091  {crab 3094   ∖ cdif 3789  {csn 4398  ‘cfv 6137  Basecbs 16266  SymGrpcsymg 18191

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-sep 5019  ax-nul 5027  ax-pow 5079  ax-pr 5140  ax-un 7228  ax-cnex 10330  ax-resscn 10331  ax-1cn 10332  ax-icn 10333  ax-addcl 10334  ax-addrcl 10335  ax-mulcl 10336  ax-mulrcl 10337  ax-mulcom 10338  ax-addass 10339  ax-mulass 10340  ax-distr 10341  ax-i2m1 10342  ax-1ne0 10343  ax-1rid 10344  ax-rnegex 10345  ax-rrecex 10346  ax-cnre 10347  ax-pre-lttri 10348  ax-pre-lttrn 10349  ax-pre-ltadd 10350  ax-pre-mulgt0 10351

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-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 4674  df-int 4713  df-iun 4757  df-br 4889  df-opab 4951  df-mpt 4968  df-tr 4990  df-id 5263  df-eprel 5268  df-po 5276  df-so 5277  df-fr 5316  df-we 5318  df-xp 5363  df-rel 5364  df-cnv 5365  df-co 5366  df-dm 5367  df-rn 5368  df-res 5369  df-ima 5370  df-pred 5935  df-ord 5981  df-on 5982  df-lim 5983  df-suc 5984  df-iota 6101  df-fun 6139  df-fn 6140  df-f 6141  df-f1 6142  df-fo 6143  df-f1o 6144  df-fv 6145  df-riota 6885  df-ov 6927  df-oprab 6928  df-mpt2 6929  df-om 7346  df-1st 7447  df-2nd 7448  df-wrecs 7691  df-recs 7753  df-rdg 7791  df-1o 7845  df-oadd 7849  df-er 8028  df-map 8144  df-en 8244  df-dom 8245  df-sdom 8246  df-fin 8247  df-pnf 10415  df-mnf 10416  df-xr 10417  df-ltxr 10418  df-le 10419  df-sub 10610  df-neg 10611  df-nn 11380  df-2 11443  df-3 11444  df-4 11445  df-5 11446  df-6 11447  df-7 11448  df-8 11449  df-9 11450  df-n0 11648  df-z 11734  df-uz 11998  df-fz 12649  df-struct 16268  df-ndx 16269  df-slot 16270  df-base 16272  df-plusg 16362  df-tset 16368  df-symg 18192

This theorem is referenced by: (None)