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Theorem elfm3

Description: An alternate formulation of elementhood in a mapping filter that requires F to be onto. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Oct-2009) (Revised by Stefan O'Rear, 6-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis elfm2.l ⊢ L = Y filGen B
Assertion elfm3 ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ ∃ x ∈ L A = F x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elfm2.l ⊢ L = Y filGen B
2 foima ⊢ F : Y ⟶ onto X → F Y = X
3 2 adantl ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → F Y = X
4 fofun ⊢ F : Y ⟶ onto X → Fun ⁡ F
5 elfvdm ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y → Y ∈ dom ⁡ fBas
6 funimaexg ⊢ Fun ⁡ F ∧ Y ∈ dom ⁡ fBas → F Y ∈ V
7 4 5 6 syl2anr ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → F Y ∈ V
8 3 7 eqeltrrd ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → X ∈ V
9 fof ⊢ F : Y ⟶ onto X → F : Y ⟶ X
10 1 elfm2 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A
11 9 10 syl3an3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A
12 fgcl ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y → Y filGen B ∈ Fil ⁡ Y
13 1 12 eqeltrid ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y → L ∈ Fil ⁡ Y
14 13 3ad2ant2 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → L ∈ Fil ⁡ Y
15 14 ad2antrr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → L ∈ Fil ⁡ Y
16 simprl ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → y ∈ L
17 cnvimass ⊢ F -1 A ⊆ dom ⁡ F
18 fofn ⊢ F : Y ⟶ onto X → F Fn Y
19 18 fndmd ⊢ F : Y ⟶ onto X → dom ⁡ F = Y
20 17 19 sseqtrid ⊢ F : Y ⟶ onto X → F -1 A ⊆ Y
21 20 3ad2ant3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → F -1 A ⊆ Y
22 21 ad2antrr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → F -1 A ⊆ Y
23 4 3ad2ant3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → Fun ⁡ F
24 23 ad2antrr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L → Fun ⁡ F
25 1 eleq2i ⊢ y ∈ L ↔ y ∈ Y filGen B
26 elfg ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y → y ∈ Y filGen B ↔ y ⊆ Y ∧ ∃ z ∈ B z ⊆ y
27 26 3ad2ant2 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → y ∈ Y filGen B ↔ y ⊆ Y ∧ ∃ z ∈ B z ⊆ y
28 27 adantr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → y ∈ Y filGen B ↔ y ⊆ Y ∧ ∃ z ∈ B z ⊆ y
29 25 28 bitrid ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → y ∈ L ↔ y ⊆ Y ∧ ∃ z ∈ B z ⊆ y
30 29 simprbda ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L → y ⊆ Y
31 sseq2 ⊢ dom ⁡ F = Y → y ⊆ dom ⁡ F ↔ y ⊆ Y
32 31 biimpar ⊢ dom ⁡ F = Y ∧ y ⊆ Y → y ⊆ dom ⁡ F
33 19 32 sylan ⊢ F : Y ⟶ onto X ∧ y ⊆ Y → y ⊆ dom ⁡ F
34 33 3ad2antl3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ y ⊆ Y → y ⊆ dom ⁡ F
35 34 adantlr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ⊆ Y → y ⊆ dom ⁡ F
36 30 35 syldan ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L → y ⊆ dom ⁡ F
37 funimass3 ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ⊆ dom ⁡ F → F y ⊆ A ↔ y ⊆ F -1 A
38 24 36 37 syl2anc ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L → F y ⊆ A ↔ y ⊆ F -1 A
39 38 biimpd ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L → F y ⊆ A → y ⊆ F -1 A
40 39 impr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → y ⊆ F -1 A
41 filss ⊢ L ∈ Fil ⁡ Y ∧ y ∈ L ∧ F -1 A ⊆ Y ∧ y ⊆ F -1 A → F -1 A ∈ L
42 15 16 22 40 41 syl13anc ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → F -1 A ∈ L
43 foimacnv ⊢ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → F F -1 A = A
44 43 eqcomd ⊢ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → A = F F -1 A
45 44 3ad2antl3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → A = F F -1 A
46 45 adantr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → A = F F -1 A
47 imaeq2 ⊢ x = F -1 A → F x = F F -1 A
48 47 rspceeqv ⊢ F -1 A ∈ L ∧ A = F F -1 A → ∃ x ∈ L A = F x
49 42 46 48 syl2anc ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X ∧ y ∈ L ∧ F y ⊆ A → ∃ x ∈ L A = F x
50 49 rexlimdvaa ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ A ⊆ X → ∃ y ∈ L F y ⊆ A → ∃ x ∈ L A = F x
51 50 expimpd ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A → ∃ x ∈ L A = F x
52 simprr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → A = F x
53 imassrn ⊢ F x ⊆ ran ⁡ F
54 forn ⊢ F : Y ⟶ onto X → ran ⁡ F = X
55 54 3ad2ant3 ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → ran ⁡ F = X
56 55 adantr ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → ran ⁡ F = X
57 53 56 sseqtrid ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → F x ⊆ X
58 52 57 eqsstrd ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → A ⊆ X
59 eqimss2 ⊢ A = F x → F x ⊆ A
60 imaeq2 ⊢ y = x → F y = F x
61 60 sseq1d ⊢ y = x → F y ⊆ A ↔ F x ⊆ A
62 61 rspcev ⊢ x ∈ L ∧ F x ⊆ A → ∃ y ∈ L F y ⊆ A
63 59 62 sylan2 ⊢ x ∈ L ∧ A = F x → ∃ y ∈ L F y ⊆ A
64 63 adantl ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → ∃ y ∈ L F y ⊆ A
65 58 64 jca ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ x ∈ L ∧ A = F x → A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A
66 65 rexlimdvaa ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → ∃ x ∈ L A = F x → A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A
67 51 66 impbid ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ⊆ X ∧ ∃ y ∈ L F y ⊆ A ↔ ∃ x ∈ L A = F x
68 11 67 bitrd ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ ∃ x ∈ L A = F x
69 68 3coml ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X ∧ X ∈ V → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ ∃ x ∈ L A = F x
70 8 69 mpd3an3 ⊢ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ onto X → A ∈ X FilMap F ⁡ B ↔ ∃ x ∈ L A = F x