Какие-то вы в совсем теоретико-множественные дебри залезаете, не "алгебраично". (:
Не хочу вас сбивать с толку, сам я на таком уровне формализма доказательство не проводил, но мне кажется, что ваша конструкция:


?
вполне адекватна. Только придётся проводить доп. доказательство того, что это функция, что она определена на всём

, что для неё выполняется как раз таки то самое

и что это биекция. Если мы оба заблуждаемся, то, думаю, местные умные люди нас поправят. (: