This is an inofficial mirror of http://metamath.tirix.org for personal testing of a visualizer extension only.
Description: If a function is an ordered pair then it is a singleton of an ordered pair. (Contributed by AV, 20-Sep-2020) (Proof shortened by AV, 15-Jul-2021) A function is a class of ordered pairs, so the fact that an ordered pair may sometimes be itself a function is an "accident" depending on the specific encoding of ordered pairs as classes (in set.mm, the Kuratowski encoding). A more meaningful statement is funsng , as relsnopg is to relop . (New usage is discouraged.)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | funopsn.x | ⊢ 𝑋 ∈ V | |
| funopsn.y | ⊢ 𝑌 ∈ V | ||
| Assertion | funopsn | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ∃ 𝑎 ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | funopsn.x | ⊢ 𝑋 ∈ V | |
| 2 | funopsn.y | ⊢ 𝑌 ∈ V | |
| 3 | funiun | ⊢ ( Fun 𝐹 → 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) | |
| 4 | eqeq1 | ⊢ ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ↔ 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) ) | |
| 5 | eqcom | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ↔ ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) | |
| 6 | 4 5 | bitrdi | ⊢ ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ↔ ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ) |
| 7 | 6 | adantl | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ↔ ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ) |
| 8 | 1 2 | opnzi | ⊢ 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ |
| 9 | neeq1 | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = 𝐹 → ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ ↔ 𝐹 ≠ ∅ ) ) | |
| 10 | 9 | eqcoms | ⊢ ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ ↔ 𝐹 ≠ ∅ ) ) |
| 11 | funrel | ⊢ ( Fun 𝐹 → Rel 𝐹 ) | |
| 12 | reldm0 | ⊢ ( Rel 𝐹 → ( 𝐹 = ∅ ↔ dom 𝐹 = ∅ ) ) | |
| 13 | 11 12 | syl | ⊢ ( Fun 𝐹 → ( 𝐹 = ∅ ↔ dom 𝐹 = ∅ ) ) |
| 14 | 13 | biimprd | ⊢ ( Fun 𝐹 → ( dom 𝐹 = ∅ → 𝐹 = ∅ ) ) |
| 15 | 14 | necon3d | ⊢ ( Fun 𝐹 → ( 𝐹 ≠ ∅ → dom 𝐹 ≠ ∅ ) ) |
| 16 | 15 | com12 | ⊢ ( 𝐹 ≠ ∅ → ( Fun 𝐹 → dom 𝐹 ≠ ∅ ) ) |
| 17 | 10 16 | biimtrdi | ⊢ ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ → ( Fun 𝐹 → dom 𝐹 ≠ ∅ ) ) ) |
| 18 | 17 | com3l | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ → ( Fun 𝐹 → ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → dom 𝐹 ≠ ∅ ) ) ) |
| 19 | 18 | impd | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ≠ ∅ → ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → dom 𝐹 ≠ ∅ ) ) |
| 20 | 8 19 | ax-mp | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → dom 𝐹 ≠ ∅ ) |
| 21 | fvex | ⊢ ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) ∈ V | |
| 22 | 21 1 2 | iunopeqop | ⊢ ( dom 𝐹 ≠ ∅ → ( ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ∃ 𝑎 dom 𝐹 = { 𝑎 } ) ) |
| 23 | 20 22 | syl | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ( ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ∃ 𝑎 dom 𝐹 = { 𝑎 } ) ) |
| 24 | 7 23 | sylbid | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } → ∃ 𝑎 dom 𝐹 = { 𝑎 } ) ) |
| 25 | 24 | imp | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) → ∃ 𝑎 dom 𝐹 = { 𝑎 } ) |
| 26 | iuneq1 | ⊢ ( dom 𝐹 = { 𝑎 } → ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = ∪ 𝑥 ∈ { 𝑎 } { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) | |
| 27 | vex | ⊢ 𝑎 ∈ V | |
| 28 | id | ⊢ ( 𝑥 = 𝑎 → 𝑥 = 𝑎 ) | |
| 29 | fveq2 | ⊢ ( 𝑥 = 𝑎 → ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ) | |
| 30 | 28 29 | opeq12d | ⊢ ( 𝑥 = 𝑎 → 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 = 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 ) |
| 31 | 30 | sneqd | ⊢ ( 𝑥 = 𝑎 → { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) |
| 32 | 27 31 | iunxsn | ⊢ ∪ 𝑥 ∈ { 𝑎 } { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } |
| 33 | 26 32 | eqtrdi | ⊢ ( dom 𝐹 = { 𝑎 } → ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) |
| 34 | 33 | adantl | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ dom 𝐹 = { 𝑎 } ) → ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) |
| 35 | 34 | eqeq2d | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ dom 𝐹 = { 𝑎 } ) → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ↔ 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) ) |
| 36 | eqeq1 | ⊢ ( 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 → ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ↔ 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) ) | |
| 37 | 36 | adantl | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ↔ 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) ) |
| 38 | eqcom | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ↔ { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) | |
| 39 | fvex | ⊢ ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∈ V | |
| 40 | 27 39 | snopeqop | ⊢ ( { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ↔ ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) |
| 41 | 38 40 | sylbb | ⊢ ( 〈 𝑋 , 𝑌 〉 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } → ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) |
| 42 | 37 41 | biimtrdi | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } → ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) ) |
| 43 | 42 | imp | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) → ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) |
| 44 | simpr3 | ⊢ ( ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ∧ ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) → 𝑋 = { 𝑎 } ) | |
| 45 | simp1 | ⊢ ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ) | |
| 46 | 45 | eqcomd | ⊢ ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) = 𝑎 ) |
| 47 | 46 | opeq2d | ⊢ ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 = 〈 𝑎 , 𝑎 〉 ) |
| 48 | 47 | sneqd | ⊢ ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) |
| 49 | 48 | eqeq2d | ⊢ ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ↔ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 50 | 49 | biimpac | ⊢ ( ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ∧ ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) → 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) |
| 51 | 44 50 | jca | ⊢ ( ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ∧ ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) ) → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 52 | 51 | ex | ⊢ ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } → ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 53 | 52 | adantl | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) → ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 54 | 53 | a1dd | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) → ( ( 𝑎 = ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) ∧ 𝑋 = 𝑌 ∧ 𝑋 = { 𝑎 } ) → ( dom 𝐹 = { 𝑎 } → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) ) |
| 55 | 43 54 | mpd | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } ) → ( dom 𝐹 = { 𝑎 } → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 56 | 55 | impancom | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ dom 𝐹 = { 𝑎 } ) → ( 𝐹 = { 〈 𝑎 , ( 𝐹 ‘ 𝑎 ) 〉 } → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 57 | 35 56 | sylbid | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ dom 𝐹 = { 𝑎 } ) → ( 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 58 | 57 | impancom | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) → ( dom 𝐹 = { 𝑎 } → ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 59 | 58 | eximdv | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) → ( ∃ 𝑎 dom 𝐹 = { 𝑎 } → ∃ 𝑎 ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 60 | 25 59 | mpd | ⊢ ( ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) ∧ 𝐹 = ∪ 𝑥 ∈ dom 𝐹 { 〈 𝑥 , ( 𝐹 ‘ 𝑥 ) 〉 } ) → ∃ 𝑎 ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 61 | 3 60 | mpidan | ⊢ ( ( Fun 𝐹 ∧ 𝐹 = 〈 𝑋 , 𝑌 〉 ) → ∃ 𝑎 ( 𝑋 = { 𝑎 } ∧ 𝐹 = { 〈 𝑎 , 𝑎 〉 } ) ) |