# mathlibdocumentation

data.set.pairwise

# Relations holding pairwise #

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This file develops pairwise relations and defines pairwise disjoint indexed sets.

We also prove many basic facts about pairwise. It is possible that an intermediate file, with more imports than logic.pairwise but not importing data.set.lattice would be appropriate to hold many of these basic facts.

## Main declarations #

• set.pairwise_disjoint: s.pairwise_disjoint f states that images under f of distinct elements of s are either equal or disjoint.

## Notes #

The spelling s.pairwise_disjoint id is preferred over s.pairwise disjoint to permit dot notation on set.pairwise_disjoint, even though the latter unfolds to something nicer.

theorem pairwise_on_bool {α : Type u_1} {r : α α Prop} (hr : symmetric r) {a b : α} :
pairwise (r on λ (c : bool), cond c a b) r a b
theorem pairwise_disjoint_on_bool {α : Type u_1} [order_bot α] {a b : α} :
pairwise (disjoint on λ (c : bool), cond c a b) b
theorem symmetric.pairwise_on {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {r : α α Prop} [linear_order ι] (hr : symmetric r) (f : ι α) :
pairwise (r on f) ⦃m n : ι⦄, m < n r (f m) (f n)
theorem pairwise_disjoint_on {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] [linear_order ι] (f : ι α) :
pairwise (disjoint on f) ⦃m n : ι⦄, m < n disjoint (f m) (f n)
theorem pairwise_disjoint.mono {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {f g : ι α} [order_bot α] (hs : pairwise (disjoint on f)) (h : g f) :
theorem set.pairwise.mono {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s t : set α} (h : t s) (hs : s.pairwise r) :
theorem set.pairwise.mono' {α : Type u_1} {r p : α α Prop} {s : set α} (H : r p) (hr : s.pairwise r) :
theorem set.pairwise_top {α : Type u_1} (s : set α) :
@[protected]
theorem set.subsingleton.pairwise {α : Type u_1} {s : set α} (h : s.subsingleton) (r : α α Prop) :
@[simp]
theorem set.pairwise_empty {α : Type u_1} (r : α α Prop) :
@[simp]
theorem set.pairwise_singleton {α : Type u_1} (a : α) (r : α α Prop) :
{a}.pairwise r
theorem set.pairwise_iff_of_refl {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} [ r] :
s.pairwise r ⦃a : α⦄, a s ⦃b : α⦄, b s r a b
theorem set.pairwise.of_refl {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} [ r] :
s.pairwise r ⦃a : α⦄, a s ⦃b : α⦄, b s r a b

Alias of the forward direction of set.pairwise_iff_of_refl.

theorem set.nonempty.pairwise_iff_exists_forall {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {r : α α Prop} {f : ι α} [ r] {s : set ι} (hs : s.nonempty) :
s.pairwise (r on f) (z : α), (x : ι), x s r (f x) z
theorem set.nonempty.pairwise_eq_iff_exists_eq {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {s : set α} (hs : s.nonempty) {f : α ι} :
s.pairwise (λ (x y : α), f x = f y) (z : ι), (x : α), x s f x = z

For a nonempty set s, a function f takes pairwise equal values on s if and only if for some z in the codomain, f takes value z on all x ∈ s. See also set.pairwise_eq_iff_exists_eq for a version that assumes [nonempty ι] instead of set.nonempty s.

theorem set.pairwise_iff_exists_forall {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [nonempty ι] (s : set α) (f : α ι) {r : ι ι Prop} [ r] :
s.pairwise (r on f) (z : ι), (x : α), x s r (f x) z
theorem set.pairwise_eq_iff_exists_eq {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [nonempty ι] (s : set α) (f : α ι) :
s.pairwise (λ (x y : α), f x = f y) (z : ι), (x : α), x s f x = z

A function f : α → ι with nonempty codomain takes pairwise equal values on a set s if and only if for some z in the codomain, f takes value z on all x ∈ s. See also set.nonempty.pairwise_eq_iff_exists_eq for a version that assumes set.nonempty s instead of [nonempty ι].

theorem set.pairwise_union {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s t : set α} :
(s t).pairwise r s.pairwise r t.pairwise r (a : α), a s (b : α), b t a b r a b r b a
theorem set.pairwise_union_of_symmetric {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s t : set α} (hr : symmetric r) :
(s t).pairwise r s.pairwise r t.pairwise r (a : α), a s (b : α), b t a b r a b
theorem set.pairwise_insert {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} :
s).pairwise r s.pairwise r (b : α), b s a b r a b r b a
theorem set.pairwise_insert_of_not_mem {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (ha : a s) :
s).pairwise r s.pairwise r (b : α), b s r a b r b a
theorem set.pairwise.insert {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (hs : s.pairwise r) (h : (b : α), b s a b r a b r b a) :
s).pairwise r
theorem set.pairwise.insert_of_not_mem {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (ha : a s) (hs : s.pairwise r) (h : (b : α), b s r a b r b a) :
s).pairwise r
theorem set.pairwise_insert_of_symmetric {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (hr : symmetric r) :
s).pairwise r s.pairwise r (b : α), b s a b r a b
theorem set.pairwise_insert_of_symmetric_of_not_mem {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (hr : symmetric r) (ha : a s) :
s).pairwise r s.pairwise r (b : α), b s r a b
theorem set.pairwise.insert_of_symmetric {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (hs : s.pairwise r) (hr : symmetric r) (h : (b : α), b s a b r a b) :
s).pairwise r
theorem set.pairwise.insert_of_symmetric_of_not_mem {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set α} {a : α} (hs : s.pairwise r) (hr : symmetric r) (ha : a s) (h : (b : α), b s r a b) :
s).pairwise r
theorem set.pairwise_pair {α : Type u_1} {r : α α Prop} {a b : α} :
{a, b}.pairwise r a b r a b r b a
theorem set.pairwise_pair_of_symmetric {α : Type u_1} {r : α α Prop} {a b : α} (hr : symmetric r) :
{a, b}.pairwise r a b r a b
theorem set.pairwise_univ {α : Type u_1} {r : α α Prop} :
@[simp]
theorem set.pairwise_bot_iff {α : Type u_1} {s : set α} :
theorem set.pairwise.subsingleton {α : Type u_1} {s : set α} :

Alias of the forward direction of set.pairwise_bot_iff.

theorem set.inj_on.pairwise_image {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {r : α α Prop} {f : ι α} {s : set ι} (h : s) :
(f '' s).pairwise r s.pairwise (r on f)
theorem set.pairwise_Union {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {r : α α Prop} {f : ι set α} (h : f) :
( (n : ι), f n).pairwise r (n : ι), (f n).pairwise r
theorem set.pairwise_sUnion {α : Type u_1} {r : α α Prop} {s : set (set α)} (h : s) :
(⋃₀ s).pairwise r (a : set α), a s a.pairwise r
theorem pairwise_subtype_iff_pairwise_set {α : Type u_1} (s : set α) (r : α α Prop) :
pairwise (λ (x y : s), r x y) s.pairwise r
theorem set.pairwise.subtype {α : Type u_1} (s : set α) (r : α α Prop) :
s.pairwise r pairwise (λ (x y : s), r x y)

Alias of the reverse direction of pairwise_subtype_iff_pairwise_set.

theorem pairwise.set_of_subtype {α : Type u_1} (s : set α) (r : α α Prop) :
pairwise (λ (x y : s), r x y) s.pairwise r

Alias of the forward direction of pairwise_subtype_iff_pairwise_set.

def set.pairwise_disjoint {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] (s : set ι) (f : ι α) :
Prop

A set is pairwise_disjoint under f, if the images of any distinct two elements under f are disjoint.

s.pairwise disjoint is (definitionally) the same as s.pairwise_disjoint id. We prefer the latter in order to allow dot notation on set.pairwise_disjoint, even though the former unfolds more nicely.

Equations
theorem set.pairwise_disjoint.subset {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s t : set ι} {f : ι α} (ht : t.pairwise_disjoint f) (h : s t) :
theorem set.pairwise_disjoint.mono_on {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f g : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) (h : ⦃i : ι⦄, i s g i f i) :
theorem set.pairwise_disjoint.mono {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f g : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) (h : g f) :
@[simp]
theorem set.pairwise_disjoint_empty {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {f : ι α} :
@[simp]
theorem set.pairwise_disjoint_singleton {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] (i : ι) (f : ι α) :
theorem set.pairwise_disjoint_insert {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} {i : ι} :
(j : ι), j s i j disjoint (f i) (f j)
theorem set.pairwise_disjoint_insert_of_not_mem {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} {i : ι} (hi : i s) :
(j : ι), j s disjoint (f i) (f j)
theorem set.pairwise_disjoint.insert {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i : ι} (h : (j : ι), j s i j disjoint (f i) (f j)) :
theorem set.pairwise_disjoint.insert_of_not_mem {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i : ι} (hi : i s) (h : (j : ι), j s disjoint (f i) (f j)) :
theorem set.pairwise_disjoint.image_of_le {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {g : ι ι} (hg : f g f) :
theorem set.inj_on.pairwise_disjoint_image {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {ι' : Type u_5} [order_bot α] {f : ι α} {g : ι' ι} {s : set ι'} (h : s) :
theorem set.pairwise_disjoint.range {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (g : s ι) (hg : (i : s), f (g i) f i) (ht : s.pairwise_disjoint f) :
theorem set.pairwise_disjoint_union {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s t : set ι} {f : ι α} :
(s t).pairwise_disjoint f ⦃i : ι⦄, i s ⦃j : ι⦄, j t i j disjoint (f i) (f j)
theorem set.pairwise_disjoint.union {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s t : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) (ht : t.pairwise_disjoint f) (h : ⦃i : ι⦄, i s ⦃j : ι⦄, j t i j disjoint (f i) (f j)) :
theorem set.pairwise_disjoint_Union {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {ι' : Type u_5} [order_bot α] {f : ι α} {g : ι' set ι} (h : g) :
( (n : ι'), g n).pairwise_disjoint f ⦃n : ι'⦄, (g n).pairwise_disjoint f
theorem set.pairwise_disjoint_sUnion {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {f : ι α} {s : set (set ι)} (h : s) :
(⋃₀ s).pairwise_disjoint f ⦃a : set ι⦄, a s
theorem set.pairwise_disjoint.elim {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i j : ι} (hi : i s) (hj : j s) (h : ¬disjoint (f i) (f j)) :
i = j
theorem set.pairwise_disjoint.elim' {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i j : ι} (hi : i s) (hj : j s) (h : f i f j ) :
i = j
theorem set.pairwise_disjoint.eq_of_le {α : Type u_1} {ι : Type u_4} [order_bot α] {s : set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i j : ι} (hi : i s) (hj : j s) (hf : f i ) (hij : f i f j) :
i = j
theorem set.pairwise_disjoint.bUnion {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {ι' : Type u_5} {s : set ι'} {g : ι' set ι} {f : ι α} (hs : s.pairwise_disjoint (λ (i' : ι'), (i : ι) (H : i g i'), f i)) (hg : (i : ι'), i s (g i).pairwise_disjoint f) :
( (i : ι') (H : i s), g i).pairwise_disjoint f

Bind operation for set.pairwise_disjoint. If you want to only consider finsets of indices, you can use set.pairwise_disjoint.bUnion_finset.

### Pairwise disjoint set of sets #

theorem set.pairwise_disjoint_fiber {α : Type u_1} {ι : Type u_4} (f : ι α) (s : set α) :
s.pairwise_disjoint (λ (a : α), f ⁻¹' {a})
theorem set.pairwise_disjoint.elim_set {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {s : set ι} {f : ι set α} (hs : s.pairwise_disjoint f) {i j : ι} (hi : i s) (hj : j s) (a : α) (hai : a f i) (haj : a f j) :
i = j
theorem set.bUnion_diff_bUnion_eq {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {s t : set ι} {f : ι set α} (h : (s t).pairwise_disjoint f) :
(( (i : ι) (H : i s), f i) \ (i : ι) (H : i t), f i) = (i : ι) (H : i s \ t), f i
noncomputable def set.bUnion_eq_sigma_of_disjoint {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {s : set ι} {f : ι set α} (h : s.pairwise_disjoint f) :
( (i : ι) (H : i s), f i) Σ (i : s), (f i)

Equivalence between a disjoint bounded union and a dependent sum.

Equations
theorem set.pairwise_disjoint_image_right_iff {α : Type u_1} {β : Type u_2} {γ : Type u_3} {f : α β γ} {s : set α} {t : set β} (hf : (a : α), a s function.injective (f a)) :
s.pairwise_disjoint (λ (a : α), f a '' t) set.inj_on (λ (p : α × β), f p.fst p.snd) (s ×ˢ t)

The partial images of a binary function f whose partial evaluations are injective are pairwise disjoint iff f is injective .

theorem set.pairwise_disjoint_image_left_iff {α : Type u_1} {β : Type u_2} {γ : Type u_3} {f : α β γ} {s : set α} {t : set β} (hf : (b : β), b t function.injective (λ (a : α), f a b)) :
t.pairwise_disjoint (λ (b : β), (λ (a : α), f a b) '' s) set.inj_on (λ (p : α × β), f p.fst p.snd) (s ×ˢ t)

The partial images of a binary function f whose partial evaluations are injective are pairwise disjoint iff f is injective .

theorem pairwise_disjoint_fiber {α : Type u_1} {ι : Type u_4} (f : ι α) :
pairwise (disjoint on λ (a : α), f ⁻¹' {a})
theorem set.pairwise_disjoint.subset_of_bUnion_subset_bUnion {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {f : ι set α} {s t : set ι} (h₀ : (s t).pairwise_disjoint f) (h₁ : (i : ι), i s (f i).nonempty) (h : ( (i : ι) (H : i s), f i) (i : ι) (H : i t), f i) :
s t
theorem pairwise.subset_of_bUnion_subset_bUnion {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {f : ι set α} {s t : set ι} (h₀ : pairwise (disjoint on f)) (h₁ : (i : ι), i s (f i).nonempty) (h : ( (i : ι) (H : i s), f i) (i : ι) (H : i t), f i) :
s t
theorem pairwise.bUnion_injective {α : Type u_1} {ι : Type u_4} {f : ι set α} (h₀ : pairwise (disjoint on f)) (h₁ : (i : ι), (f i).nonempty) :
function.injective (λ (s : set ι), (i : ι) (H : i s), f i)