Theorem f1oiso 6260

Description: Any one-to-one onto function determines an isomorphism with an induced relation S. Proposition 6.33 of [TakeutiZaring] p. 34. (Contributed by NM, 30-Apr-2004.)

Assertion

Ref	Expression
f1oiso	|- ( ( H : A -1-1-onto-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> H Isom R , S ( A , B ) )

Distinct variable groups:   x, y, z, w, A   x, B, y   x, H, y, z, w   x, R, y, z, w

Allowed substitution hints:   B( z, w)   S( x, y, z, w)

Proof of Theorem f1oiso

Dummy variables v u are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 464	. 2 |- ( ( H : A -1-1-onto-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> H : A -1-1-onto-> B )
2		f1of1 5827	. . 3 |- ( H : A -1-1-onto-> B -> H : A -1-1-> B )
3		df-br 4396	. . . . 5 |- ( ( H ` v ) S ( H ` u ) <-> <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. S )
4		eleq2 2538	. . . . . . 7 |- ( S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } -> ( <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. S <-> <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) )
5		fvex 5889	. . . . . . . . 9 |- ( H ` v ) e. _V
6		fvex 5889	. . . . . . . . 9 |- ( H ` u ) e. _V
7		eqeq1 2475	. . . . . . . . . . . 12 |- ( z = ( H ` v ) -> ( z = ( H ` x ) <-> ( H ` v ) = ( H ` x ) ) )
8	7	anbi1d 719	. . . . . . . . . . 11 |- ( z = ( H ` v ) -> ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) <-> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) ) )
9	8	anbi1d 719	. . . . . . . . . 10 |- ( z = ( H ` v ) -> ( ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) ) )
10	9	2rexbidv 2897	. . . . . . . . 9 |- ( z = ( H ` v ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) ) )
11		eqeq1 2475	. . . . . . . . . . . 12 |- ( w = ( H ` u ) -> ( w = ( H ` y ) <-> ( H ` u ) = ( H ` y ) ) )
12	11	anbi2d 718	. . . . . . . . . . 11 |- ( w = ( H ` u ) -> ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) <-> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) ) )
13	12	anbi1d 719	. . . . . . . . . 10 |- ( w = ( H ` u ) -> ( ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) ) )
14	13	2rexbidv 2897	. . . . . . . . 9 |- ( w = ( H ` u ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) ) )
15	5, 6, 10, 14	opelopab 4723	. . . . . . . 8 |- ( <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } <-> E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) )
16		anass 661	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) )
17		f1fveq 6181	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( v e. A /\ x e. A ) ) -> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) <-> v = x ) )
18		equcom 1870	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( v = x <-> x = v )
19	17, 18	syl6bb 269	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( v e. A /\ x e. A ) ) -> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) <-> x = v ) )
20	19	anassrs 660	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ x e. A ) -> ( ( H ` v ) = ( H ` x ) <-> x = v ) )
21	20	anbi1d 719	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ x e. A ) -> ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) <-> ( x = v /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) ) )
22	16, 21	syl5bb 265	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ x e. A ) -> ( ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> ( x = v /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) ) )
23	22	rexbidv 2892	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ x e. A ) -> ( E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> E. y e. A ( x = v /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) ) )
24		r19.42v 2931	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( E. y e. A ( x = v /\ ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) <-> ( x = v /\ E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) )
25	23, 24	syl6bb 269	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ x e. A ) -> ( E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> ( x = v /\ E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) ) )
26	25	rexbidva 2889	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> E. x e. A ( x = v /\ E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) ) )
27		breq1 4398	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( x = v -> ( x R y <-> v R y ) )
28	27	anbi2d 718	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = v -> ( ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) <-> ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) ) )
29	28	rexbidv 2892	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = v -> ( E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) <-> E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) ) )
30	29	ceqsrexv 3160	. . . . . . . . . . . 12 |- ( v e. A -> ( E. x e. A ( x = v /\ E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) <-> E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) ) )
31	30	adantl 473	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) -> ( E. x e. A ( x = v /\ E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ x R y ) ) <-> E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) ) )
32	26, 31	bitrd 261	. . . . . . . . . 10 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) ) )
33		f1fveq 6181	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( u e. A /\ y e. A ) ) -> ( ( H ` u ) = ( H ` y ) <-> u = y ) )
34		equcom 1870	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( u = y <-> y = u )
35	33, 34	syl6bb 269	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( u e. A /\ y e. A ) ) -> ( ( H ` u ) = ( H ` y ) <-> y = u ) )
36	35	anassrs 660	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) /\ y e. A ) -> ( ( H ` u ) = ( H ` y ) <-> y = u ) )
37	36	anbi1d 719	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) /\ y e. A ) -> ( ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) <-> ( y = u /\ v R y ) ) )
38	37	rexbidva 2889	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) -> ( E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) <-> E. y e. A ( y = u /\ v R y ) ) )
39		breq2 4399	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y = u -> ( v R y <-> v R u ) )
40	39	ceqsrexv 3160	. . . . . . . . . . . 12 |- ( u e. A -> ( E. y e. A ( y = u /\ v R y ) <-> v R u ) )
41	40	adantl 473	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) -> ( E. y e. A ( y = u /\ v R y ) <-> v R u ) )
42	38, 41	bitrd 261	. . . . . . . . . 10 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) -> ( E. y e. A ( ( H ` u ) = ( H ` y ) /\ v R y ) <-> v R u ) )
43	32, 42	sylan9bb 714	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ v e. A ) /\ ( H : A -1-1-> B /\ u e. A ) ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> v R u ) )
44	43	anandis 846	. . . . . . . 8 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( v e. A /\ u e. A ) ) -> ( E. x e. A E. y e. A ( ( ( H ` v ) = ( H ` x ) /\ ( H ` u ) = ( H ` y ) ) /\ x R y ) <-> v R u ) )
45	15, 44	syl5bb 265	. . . . . . 7 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ ( v e. A /\ u e. A ) ) -> ( <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } <-> v R u ) )
46	4, 45	sylan9bbr 715	. . . . . 6 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ ( v e. A /\ u e. A ) ) /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> ( <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. S <-> v R u ) )
47	46	an32s 821	. . . . 5 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) /\ ( v e. A /\ u e. A ) ) -> ( <. ( H ` v ) , ( H ` u ) >. e. S <-> v R u ) )
48	3, 47	syl5rbb 266	. . . 4 |- ( ( ( H : A -1-1-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) /\ ( v e. A /\ u e. A ) ) -> ( v R u <-> ( H ` v ) S ( H ` u ) ) )
49	48	ralrimivva 2814	. . 3 |- ( ( H : A -1-1-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> A. v e. A A. u e. A ( v R u <-> ( H ` v ) S ( H ` u ) ) )
50	2, 49	sylan 479	. 2 |- ( ( H : A -1-1-onto-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> A. v e. A A. u e. A ( v R u <-> ( H ` v ) S ( H ` u ) ) )
51		df-isom 5598	. 2 |- ( H Isom R , S ( A , B ) <-> ( H : A -1-1-onto-> B /\ A. v e. A A. u e. A ( v R u <-> ( H ` v ) S ( H ` u ) ) ) )
52	1, 50, 51	sylanbrc 677	1 |- ( ( H : A -1-1-onto-> B /\ S = { <. z , w >. | E. x e. A E. y e. A ( ( z = ( H ` x ) /\ w = ( H ` y ) ) /\ x R y ) } ) -> H Isom R , S ( A , B ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 189   /\ wa 376   = wceq 1452   e. wcel 1904   A.wral 2756   E.wrex 2757   <.cop 3965   class class class wbr 4395   {copab 4453   -1-1->wf1 5586   -1-1-onto->wf1o 5588   ` cfv 5589   Isom wiso 5590

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1677  ax-4 1690  ax-5 1766  ax-6 1813  ax-7 1859  ax-9 1913  ax-10 1932  ax-11 1937  ax-12 1950  ax-13 2104  ax-ext 2451  ax-sep 4518  ax-nul 4527  ax-pr 4639

This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 377  df-an 378  df-3an 1009  df-tru 1455  df-ex 1672  df-nf 1676  df-sb 1806  df-eu 2323  df-mo 2324  df-clab 2458  df-cleq 2464  df-clel 2467  df-nfc 2601  df-ne 2643  df-ral 2761  df-rex 2762  df-rab 2765  df-v 3033  df-sbc 3256  df-dif 3393  df-un 3395  df-in 3397  df-ss 3404  df-nul 3723  df-if 3873  df-sn 3960  df-pr 3962  df-op 3966  df-uni 4191  df-br 4396  df-opab 4455  df-id 4754  df-xp 4845  df-rel 4846  df-cnv 4847  df-co 4848  df-dm 4849  df-iota 5553  df-fun 5591  df-fn 5592  df-f 5593  df-f1 5594  df-f1o 5596  df-fv 5597  df-isom 5598

This theorem is referenced by:  f1oiso2  6261  hartogslem1  8075  cnso  14376