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Description: Set exponentiation to a singleton exponent is equinumerous to its base. Exercise 4.43 of Mendelson p. 255. (Contributed by NM, 17-Dec-2003) (Revised by Mario Carneiro, 15-Nov-2014) (Revised by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | mapsnend.a | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉 ) | |
| mapsnend.b | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑊 ) | ||
| Assertion | mapsnend | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ≈ 𝐴 ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | mapsnend.a | ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉 ) | |
| 2 | mapsnend.b | ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑊 ) | |
| 3 | ovexd | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ∈ V ) | |
| 4 | fvexd | ⊢ ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) → ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ∈ V ) | |
| 5 | 4 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) → ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ∈ V ) ) |
| 6 | snex | ⊢ { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ∈ V | |
| 7 | 6 | 2a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑤 ∈ 𝐴 → { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ∈ V ) ) |
| 8 | 1 2 | mapsnd | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) = { 𝑧 ∣ ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } } ) |
| 9 | 8 | eqabrd | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ↔ ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) |
| 10 | 9 | anbi1d | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ) |
| 11 | r19.41v | ⊢ ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) | |
| 12 | 11 | bicomi | ⊢ ( ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) |
| 13 | 12 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ) |
| 14 | df-rex | ⊢ ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑦 ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ) | |
| 15 | 14 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑦 ∈ 𝐴 ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑦 ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ) ) |
| 16 | 10 13 15 | 3bitrd | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ∃ 𝑦 ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ) ) |
| 17 | fveq1 | ⊢ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } → ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) = ( { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ‘ 𝐵 ) ) | |
| 18 | vex | ⊢ 𝑦 ∈ V | |
| 19 | fvsng | ⊢ ( ( 𝐵 ∈ 𝑊 ∧ 𝑦 ∈ V ) → ( { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ‘ 𝐵 ) = 𝑦 ) | |
| 20 | 2 18 19 | sylancl | ⊢ ( 𝜑 → ( { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ‘ 𝐵 ) = 𝑦 ) |
| 21 | 17 20 | sylan9eqr | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) → ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) = 𝑦 ) |
| 22 | 21 | eqeq2d | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) → ( 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ↔ 𝑤 = 𝑦 ) ) |
| 23 | equcom | ⊢ ( 𝑤 = 𝑦 ↔ 𝑦 = 𝑤 ) | |
| 24 | 22 23 | bitrdi | ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) → ( 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ↔ 𝑦 = 𝑤 ) ) |
| 25 | 24 | pm5.32da | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ) ) |
| 26 | 25 | anbi2d | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ↔ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ) ) ) |
| 27 | anass | ⊢ ( ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ↔ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ) ) | |
| 28 | 27 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ↔ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ) ) ) |
| 29 | ancom | ⊢ ( ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ↔ ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ) | |
| 30 | 29 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ∧ 𝑦 = 𝑤 ) ↔ ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ) ) |
| 31 | 26 28 30 | 3bitr2d | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ↔ ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ) ) |
| 32 | 31 | exbidv | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑦 ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ) ↔ ∃ 𝑦 ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ) ) |
| 33 | eleq1w | ⊢ ( 𝑦 = 𝑤 → ( 𝑦 ∈ 𝐴 ↔ 𝑤 ∈ 𝐴 ) ) | |
| 34 | opeq2 | ⊢ ( 𝑦 = 𝑤 → 〈 𝐵 , 𝑦 〉 = 〈 𝐵 , 𝑤 〉 ) | |
| 35 | 34 | sneqd | ⊢ ( 𝑦 = 𝑤 → { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) |
| 36 | 35 | eqeq2d | ⊢ ( 𝑦 = 𝑤 → ( 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ↔ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) ) |
| 37 | 33 36 | anbi12d | ⊢ ( 𝑦 = 𝑤 → ( ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ↔ ( 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) ) ) |
| 38 | 37 | equsexvw | ⊢ ( ∃ 𝑦 ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ↔ ( 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) ) |
| 39 | 38 | a1i | ⊢ ( 𝜑 → ( ∃ 𝑦 ( 𝑦 = 𝑤 ∧ ( 𝑦 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑦 〉 } ) ) ↔ ( 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) ) ) |
| 40 | 16 32 39 | 3bitrd | ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑧 ∈ ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ∧ 𝑤 = ( 𝑧 ‘ 𝐵 ) ) ↔ ( 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 = { 〈 𝐵 , 𝑤 〉 } ) ) ) |
| 41 | 3 1 5 7 40 | en2d | ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ↑m { 𝐵 } ) ≈ 𝐴 ) |