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Theorem elsetpreimafvbi

Description: An element of the preimage of a function value is an element of the domain of the function with the same value as another element of the preimage. (Contributed by AV, 9-Mar-2024)

Ref Expression
Hypothesis setpreimafvex.p ⊢ P = z | ∃ x ∈ A z = F -1 F ⁡ x
Assertion elsetpreimafvbi ⊢ F Fn A ∧ S ∈ P ∧ X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 setpreimafvex.p ⊢ P = z | ∃ x ∈ A z = F -1 F ⁡ x
2 fniniseg ⊢ F Fn A → X ∈ F -1 F ⁡ x ↔ X ∈ A ∧ F ⁡ X = F ⁡ x
3 fniniseg ⊢ F Fn A → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ x
4 eqeq2 ⊢ F ⁡ x = F ⁡ X → F ⁡ Y = F ⁡ x ↔ F ⁡ Y = F ⁡ X
5 4 anbi2d ⊢ F ⁡ x = F ⁡ X → Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
6 5 eqcoms ⊢ F ⁡ X = F ⁡ x → Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
7 3 6 sylan9bb ⊢ F Fn A ∧ F ⁡ X = F ⁡ x → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
8 7 ex ⊢ F Fn A → F ⁡ X = F ⁡ x → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
9 8 adantld ⊢ F Fn A → X ∈ A ∧ F ⁡ X = F ⁡ x → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
10 2 9 sylbid ⊢ F Fn A → X ∈ F -1 F ⁡ x → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
11 eleq2 ⊢ S = F -1 F ⁡ x → X ∈ S ↔ X ∈ F -1 F ⁡ x
12 eleq2 ⊢ S = F -1 F ⁡ x → Y ∈ S ↔ Y ∈ F -1 F ⁡ x
13 12 bibi1d ⊢ S = F -1 F ⁡ x → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X ↔ Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
14 11 13 imbi12d ⊢ S = F -1 F ⁡ x → X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X ↔ X ∈ F -1 F ⁡ x → Y ∈ F -1 F ⁡ x ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
15 10 14 imbitrrid ⊢ S = F -1 F ⁡ x → F Fn A → X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
16 15 rexlimivw ⊢ ∃ x ∈ A S = F -1 F ⁡ x → F Fn A → X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
17 1 elsetpreimafv ⊢ S ∈ P → ∃ x ∈ A S = F -1 F ⁡ x
18 16 17 syl11 ⊢ F Fn A → S ∈ P → X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X
19 18 3imp ⊢ F Fn A ∧ S ∈ P ∧ X ∈ S → Y ∈ S ↔ Y ∈ A ∧ F ⁡ Y = F ⁡ X