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Theorem dssmapnvod

Description: For any base set B the duality operator for self-mappings of subsets of that base set is its own inverse, an involution. (Contributed by RP, 20-Apr-2021)

Ref Expression
Hypotheses dssmapfvd.o O=bVf𝒫b𝒫bs𝒫bbfbs
dssmapfvd.d D=OB
dssmapfvd.b φBV
Assertion dssmapnvod φD-1=D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dssmapfvd.o O=bVf𝒫b𝒫bs𝒫bbfbs
2 dssmapfvd.d D=OB
3 dssmapfvd.b φBV
4 simpr φg=s𝒫BBfBsg=s𝒫BBfBs
5 difeq2 s=tBs=Bt
6 5 fveq2d s=tfBs=fBt
7 6 difeq2d s=tBfBs=BfBt
8 7 cbvmptv s𝒫BBfBs=t𝒫BBfBt
9 4 8 eqtrdi φg=s𝒫BBfBsg=t𝒫BBfBt
10 ssun1 BBfBt
11 10 sspwi 𝒫B𝒫BfBt
12 pwidg BVB𝒫B
13 3 12 syl φB𝒫B
14 11 13 sselid φB𝒫BfBt
15 fvex fBtV
16 15 elpwun B𝒫BfBtBfBt𝒫B
17 14 16 sylib φBfBt𝒫B
18 17 ad2antrr φg=s𝒫BBfBst𝒫BBfBt𝒫B
19 9 18 fmpt3d φg=s𝒫BBfBsg:𝒫B𝒫B
20 3 pwexd φ𝒫BV
21 20 adantr φg=s𝒫BBfBs𝒫BV
22 21 21 elmapd φg=s𝒫BBfBsg𝒫B𝒫Bg:𝒫B𝒫B
23 19 22 mpbird φg=s𝒫BBfBsg𝒫B𝒫B
24 23 adantrl φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsg𝒫B𝒫B
25 simplr φg=s𝒫BBfBst𝒫Bg=s𝒫BBfBs
26 difeq2 s=uBs=Bu
27 26 fveq2d s=ufBs=fBu
28 27 difeq2d s=uBfBs=BfBu
29 28 cbvmptv s𝒫BBfBs=u𝒫BBfBu
30 25 29 eqtrdi φg=s𝒫BBfBst𝒫Bg=u𝒫BBfBu
31 difeq2 u=BtBu=BBt
32 31 fveq2d u=BtfBu=fBBt
33 32 difeq2d u=BtBfBu=BfBBt
34 33 adantl φg=s𝒫BBfBst𝒫Bu=BtBfBu=BfBBt
35 ssun1 BBt
36 35 sspwi 𝒫B𝒫Bt
37 36 13 sselid φB𝒫Bt
38 vex tV
39 38 elpwun B𝒫BtBt𝒫B
40 37 39 sylib φBt𝒫B
41 40 ad2antrr φg=s𝒫BBfBst𝒫BBt𝒫B
42 3 difexd φBfBBtV
43 42 ad2antrr φg=s𝒫BBfBst𝒫BBfBBtV
44 30 34 41 43 fvmptd φg=s𝒫BBfBst𝒫BgBt=BfBBt
45 44 difeq2d φg=s𝒫BBfBst𝒫BBgBt=BBfBBt
46 45 adantlrl φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫BBgBt=BBfBBt
47 elpwi t𝒫BtB
48 dfss4 tBBBt=t
49 47 48 sylib t𝒫BBBt=t
50 49 fveq2d t𝒫BfBBt=ft
51 50 difeq2d t𝒫BBfBBt=Bft
52 51 difeq2d t𝒫BBBfBBt=BBft
53 52 adantl φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫BBBfBBt=BBft
54 20 20 elmapd φf𝒫B𝒫Bf:𝒫B𝒫B
55 54 biimpa φf𝒫B𝒫Bf:𝒫B𝒫B
56 55 ffvelcdmda φf𝒫B𝒫Bt𝒫Bft𝒫B
57 56 elpwid φf𝒫B𝒫Bt𝒫BftB
58 dfss4 ftBBBft=ft
59 57 58 sylib φf𝒫B𝒫Bt𝒫BBBft=ft
60 59 adantlrr φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫BBBft=ft
61 46 53 60 3eqtrrd φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫Bft=BgBt
62 61 ralrimiva φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫Bft=BgBt
63 elmapfn f𝒫B𝒫BfFn𝒫B
64 63 ad2antrl φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsfFn𝒫B
65 difeq2 t=zBt=Bz
66 65 fveq2d t=zgBt=gBz
67 66 difeq2d t=zBgBt=BgBz
68 3 difexd φBgBtV
69 68 ad2antrr φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBst𝒫BBgBtV
70 3 difexd φBgBzV
71 70 ad2antrr φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsz𝒫BBgBzV
72 64 67 69 71 fnmptfvd φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsf=z𝒫BBgBzt𝒫Bft=BgBt
73 62 72 mpbird φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsf=z𝒫BBgBz
74 24 73 jca φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBz
75 simpr φf=z𝒫BBgBzf=z𝒫BBgBz
76 difeq2 z=tBz=Bt
77 76 fveq2d z=tgBz=gBt
78 77 difeq2d z=tBgBz=BgBt
79 78 cbvmptv z𝒫BBgBz=t𝒫BBgBt
80 75 79 eqtrdi φf=z𝒫BBgBzf=t𝒫BBgBt
81 ssun1 BBgBt
82 81 sspwi 𝒫B𝒫BgBt
83 82 13 sselid φB𝒫BgBt
84 fvex gBtV
85 84 elpwun B𝒫BgBtBgBt𝒫B
86 83 85 sylib φBgBt𝒫B
87 86 ad2antrr φf=z𝒫BBgBzt𝒫BBgBt𝒫B
88 80 87 fmpt3d φf=z𝒫BBgBzf:𝒫B𝒫B
89 20 adantr φf=z𝒫BBgBz𝒫BV
90 89 89 elmapd φf=z𝒫BBgBzf𝒫B𝒫Bf:𝒫B𝒫B
91 88 90 mpbird φf=z𝒫BBgBzf𝒫B𝒫B
92 91 adantrl φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzf𝒫B𝒫B
93 simplr φf=z𝒫BBgBzt𝒫Bf=z𝒫BBgBz
94 difeq2 z=uBz=Bu
95 94 fveq2d z=ugBz=gBu
96 95 difeq2d z=uBgBz=BgBu
97 96 cbvmptv z𝒫BBgBz=u𝒫BBgBu
98 93 97 eqtrdi φf=z𝒫BBgBzt𝒫Bf=u𝒫BBgBu
99 31 fveq2d u=BtgBu=gBBt
100 99 difeq2d u=BtBgBu=BgBBt
101 100 adantl φf=z𝒫BBgBzt𝒫Bu=BtBgBu=BgBBt
102 40 ad2antrr φf=z𝒫BBgBzt𝒫BBt𝒫B
103 3 difexd φBgBBtV
104 103 ad2antrr φf=z𝒫BBgBzt𝒫BBgBBtV
105 98 101 102 104 fvmptd φf=z𝒫BBgBzt𝒫BfBt=BgBBt
106 105 difeq2d φf=z𝒫BBgBzt𝒫BBfBt=BBgBBt
107 106 adantlrl φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫BBfBt=BBgBBt
108 49 fveq2d t𝒫BgBBt=gt
109 108 difeq2d t𝒫BBgBBt=Bgt
110 109 difeq2d t𝒫BBBgBBt=BBgt
111 110 adantl φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫BBBgBBt=BBgt
112 20 20 elmapd φg𝒫B𝒫Bg:𝒫B𝒫B
113 112 biimpa φg𝒫B𝒫Bg:𝒫B𝒫B
114 113 ffvelcdmda φg𝒫B𝒫Bt𝒫Bgt𝒫B
115 114 elpwid φg𝒫B𝒫Bt𝒫BgtB
116 dfss4 gtBBBgt=gt
117 115 116 sylib φg𝒫B𝒫Bt𝒫BBBgt=gt
118 117 adantlrr φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫BBBgt=gt
119 107 111 118 3eqtrrd φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫Bgt=BfBt
120 119 ralrimiva φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫Bgt=BfBt
121 elmapfn g𝒫B𝒫BgFn𝒫B
122 121 ad2antrl φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzgFn𝒫B
123 difeq2 t=sBt=Bs
124 123 fveq2d t=sfBt=fBs
125 124 difeq2d t=sBfBt=BfBs
126 3 difexd φBfBtV
127 126 ad2antrr φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzt𝒫BBfBtV
128 3 difexd φBfBsV
129 128 ad2antrr φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzs𝒫BBfBsV
130 122 125 127 129 fnmptfvd φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzg=s𝒫BBfBst𝒫Bgt=BfBt
131 120 130 mpbird φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzg=s𝒫BBfBs
132 92 131 jca φg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBzf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBs
133 74 132 impbida φf𝒫B𝒫Bg=s𝒫BBfBsg𝒫B𝒫Bf=z𝒫BBgBz
134 133 mptcnv φf𝒫B𝒫Bs𝒫BBfBs-1=g𝒫B𝒫Bz𝒫BBgBz
135 1 2 3 dssmapfvd φD=f𝒫B𝒫Bs𝒫BBfBs
136 135 cnveqd φD-1=f𝒫B𝒫Bs𝒫BBfBs-1
137 fveq1 f=gfbs=gbs
138 137 difeq2d f=gbfbs=bgbs
139 138 mpteq2dv f=gs𝒫bbfbs=s𝒫bbgbs
140 difeq2 s=zbs=bz
141 140 fveq2d s=zgbs=gbz
142 141 difeq2d s=zbgbs=bgbz
143 142 cbvmptv s𝒫bbgbs=z𝒫bbgbz
144 139 143 eqtrdi f=gs𝒫bbfbs=z𝒫bbgbz
145 144 cbvmptv f𝒫b𝒫bs𝒫bbfbs=g𝒫b𝒫bz𝒫bbgbz
146 145 mpteq2i bVf𝒫b𝒫bs𝒫bbfbs=bVg𝒫b𝒫bz𝒫bbgbz
147 1 146 eqtri O=bVg𝒫b𝒫bz𝒫bbgbz
148 147 2 3 dssmapfvd φD=g𝒫B𝒫Bz𝒫BBgBz
149 134 136 148 3eqtr4d φD-1=D