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Description: A condition for functionhood over a pair. (Contributed by Scott Fenton, 16-Sep-2013)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | fprb.1 | ⊢ 𝐴 ∈ V | |
| fprb.2 | ⊢ 𝐵 ∈ V | ||
| Assertion | fprb | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | fprb.1 | ⊢ 𝐴 ∈ V | |
| 2 | fprb.2 | ⊢ 𝐵 ∈ V | |
| 3 | 1 | prid1 | ⊢ 𝐴 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } |
| 4 | ffvelcdm | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ) → ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∈ 𝑅 ) | |
| 5 | 3 4 | mpan2 | ⊢ ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 → ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∈ 𝑅 ) |
| 6 | 5 | adantr | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∈ 𝑅 ) |
| 7 | 2 | prid2 | ⊢ 𝐵 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } |
| 8 | ffvelcdm | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐵 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ) → ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ∈ 𝑅 ) | |
| 9 | 7 8 | mpan2 | ⊢ ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 → ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ∈ 𝑅 ) |
| 10 | 9 | adantr | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ∈ 𝑅 ) |
| 11 | fvex | ⊢ ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∈ V | |
| 12 | 1 11 | fvpr1 | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ) |
| 13 | fvex | ⊢ ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ∈ V | |
| 14 | 2 13 | fvpr2 | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ) |
| 15 | fveq2 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ) | |
| 16 | fveq2 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) ) | |
| 17 | 15 16 | eqeq12d | ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ↔ ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) ) ) |
| 18 | eqcom | ⊢ ( ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) ↔ ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ) | |
| 19 | 17 18 | bitrdi | ⊢ ( 𝑥 = 𝐴 → ( ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ↔ ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ) ) |
| 20 | fveq2 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐵 → ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ) | |
| 21 | fveq2 | ⊢ ( 𝑥 = 𝐵 → ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) ) | |
| 22 | 20 21 | eqeq12d | ⊢ ( 𝑥 = 𝐵 → ( ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ↔ ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 23 | eqcom | ⊢ ( ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) ↔ ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ) | |
| 24 | 22 23 | bitrdi | ⊢ ( 𝑥 = 𝐵 → ( ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ↔ ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 25 | 1 2 19 24 | ralpr | ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ↔ ( ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐴 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∧ ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝐵 ) = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 26 | 12 14 25 | sylanbrc | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ∀ 𝑥 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ) |
| 27 | 26 | adantl | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → ∀ 𝑥 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ) |
| 28 | ffn | ⊢ ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 → 𝐹 Fn { 𝐴 , 𝐵 } ) | |
| 29 | 1 2 11 13 | fpr | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ { ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) } ) |
| 30 | 29 | ffnd | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } Fn { 𝐴 , 𝐵 } ) |
| 31 | eqfnfv | ⊢ ( ( 𝐹 Fn { 𝐴 , 𝐵 } ∧ { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } Fn { 𝐴 , 𝐵 } ) → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ↔ ∀ 𝑥 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ) ) | |
| 32 | 28 30 31 | syl2an | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ↔ ∀ 𝑥 ∈ { 𝐴 , 𝐵 } ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ‘ 𝑥 ) ) ) |
| 33 | 27 32 | mpbird | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ) |
| 34 | opeq2 | ⊢ ( 𝑥 = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) → 〈 𝐴 , 𝑥 〉 = 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 ) | |
| 35 | 34 | preq1d | ⊢ ( 𝑥 = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) → { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) |
| 36 | 35 | eqeq2d | ⊢ ( 𝑥 = ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ↔ 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) |
| 37 | opeq2 | ⊢ ( 𝑦 = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) → 〈 𝐵 , 𝑦 〉 = 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 ) | |
| 38 | 37 | preq2d | ⊢ ( 𝑦 = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) → { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ) |
| 39 | 38 | eqeq2d | ⊢ ( 𝑦 = ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ↔ 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ) ) |
| 40 | 36 39 | rspc2ev | ⊢ ( ( ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) ∈ 𝑅 ∧ ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) ∈ 𝑅 ∧ 𝐹 = { 〈 𝐴 , ( 𝐹 ‘ 𝐴 ) 〉 , 〈 𝐵 , ( 𝐹 ‘ 𝐵 ) 〉 } ) → ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) |
| 41 | 6 10 33 40 | syl3anc | ⊢ ( ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵 ) → ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) |
| 42 | 41 | expcom | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 → ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) |
| 43 | vex | ⊢ 𝑥 ∈ V | |
| 44 | vex | ⊢ 𝑦 ∈ V | |
| 45 | 1 2 43 44 | fpr | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ { 𝑥 , 𝑦 } ) |
| 46 | prssi | ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ 𝑅 ) → { 𝑥 , 𝑦 } ⊆ 𝑅 ) | |
| 47 | fss | ⊢ ( ( { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ { 𝑥 , 𝑦 } ∧ { 𝑥 , 𝑦 } ⊆ 𝑅 ) → { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) | |
| 48 | 45 46 47 | syl2an | ⊢ ( ( 𝐴 ≠ 𝐵 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ 𝑅 ) ) → { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) |
| 49 | 48 | ex | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( ( 𝑥 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ 𝑅 ) → { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) ) |
| 50 | feq1 | ⊢ ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } → ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ↔ { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) ) | |
| 51 | 50 | biimprcd | ⊢ ( { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } → 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) ) |
| 52 | 49 51 | syl6 | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( ( 𝑥 ∈ 𝑅 ∧ 𝑦 ∈ 𝑅 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } → 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) ) ) |
| 53 | 52 | rexlimdvv | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } → 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ) ) |
| 54 | 42 53 | impbid | ⊢ ( 𝐴 ≠ 𝐵 → ( 𝐹 : { 𝐴 , 𝐵 } ⟶ 𝑅 ↔ ∃ 𝑥 ∈ 𝑅 ∃ 𝑦 ∈ 𝑅 𝐹 = { 〈 𝐴 , 𝑥 〉 , 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) |