Hola
Lo que no entiendo del paso 1): Se supone que estás haciendo la implicación hacia la izquierda? Porque tomas f inyectiva como hipótesis, no?
Si.
¿Pero has leido mis indicaciones? Lo que tienes que probar es que es inyectiva es decir que:

Entonces el punto de partida ha de ser: supongamos que tenemos

tales que

Ahora hacemos intervenir la hipóteis. Construimos los conjuntos:

Por hipótesis sabemos que:

Pero

. Como

entonces

y por tanto:

Por tanto

no puede ser vacío; como cada uno de esos dos conjuntos están formados por un sólo elemento, y su intersección es no vacía necesariamente ese elemento es el mismo, es decir,

.
Saludos.