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Theorem fbasrn

Description: Given a filter on a domain, produce a filter on the range. (Contributed by Jeff Hankins, 7-Sep-2009) (Revised by Stefan O'Rear, 6-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis fbasrn.c ⊢ C = ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
Assertion fbasrn ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ∈ fBas ⁡ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fbasrn.c ⊢ C = ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
2 simpl3 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ∈ B → Y ∈ V
3 simpl2 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ∈ B → F : X ⟶ Y
4 fimass ⊢ F : X ⟶ Y → F x ⊆ Y
5 3 4 syl ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ∈ B → F x ⊆ Y
6 2 5 sselpwd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ∈ B → F x ∈ 𝒫 Y
7 6 fmpttd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ∈ B ⟼ F x : B ⟶ 𝒫 Y
8 7 frnd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ⊆ 𝒫 Y
9 1 8 eqsstrid ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ⊆ 𝒫 Y
10 1 a1i ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C = ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
11 ffun ⊢ F : X ⟶ Y → Fun ⁡ F
12 11 3ad2ant2 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → Fun ⁡ F
13 funimaexg ⊢ Fun ⁡ F ∧ x ∈ B → F x ∈ V
14 13 ralrimiva ⊢ Fun ⁡ F → ∀ x ∈ B F x ∈ V
15 dmmptg ⊢ ∀ x ∈ B F x ∈ V → dom ⁡ x ∈ B ⟼ F x = B
16 12 14 15 3syl ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → dom ⁡ x ∈ B ⟼ F x = B
17 fbasne0 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X → B ≠ ∅
18 17 3ad2ant1 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → B ≠ ∅
19 16 18 eqnetrd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → dom ⁡ x ∈ B ⟼ F x ≠ ∅
20 dm0rn0 ⊢ dom ⁡ x ∈ B ⟼ F x = ∅ ↔ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x = ∅
21 20 necon3bii ⊢ dom ⁡ x ∈ B ⟼ F x ≠ ∅ ↔ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ≠ ∅
22 19 21 sylib ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ≠ ∅
23 10 22 eqnetrd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ≠ ∅
24 fbelss ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ x ∈ B → x ⊆ X
25 24 ex ⊢ B ∈ fBas ⁡ X → x ∈ B → x ⊆ X
26 25 3ad2ant1 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ∈ B → x ⊆ X
27 0nelfb ⊢ B ∈ fBas ⁡ X → ¬ ∅ ∈ B
28 eleq1 ⊢ x = ∅ → x ∈ B ↔ ∅ ∈ B
29 28 notbid ⊢ x = ∅ → ¬ x ∈ B ↔ ¬ ∅ ∈ B
30 27 29 syl5ibrcom ⊢ B ∈ fBas ⁡ X → x = ∅ → ¬ x ∈ B
31 30 con2d ⊢ B ∈ fBas ⁡ X → x ∈ B → ¬ x = ∅
32 31 3ad2ant1 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ∈ B → ¬ x = ∅
33 26 32 jcad ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ∈ B → x ⊆ X ∧ ¬ x = ∅
34 fdm ⊢ F : X ⟶ Y → dom ⁡ F = X
35 34 3ad2ant2 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → dom ⁡ F = X
36 35 sseq2d ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ⊆ dom ⁡ F ↔ x ⊆ X
37 36 biimpar ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ⊆ X → x ⊆ dom ⁡ F
38 sseqin2 ⊢ x ⊆ dom ⁡ F ↔ dom ⁡ F ∩ x = x
39 37 38 sylib ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ⊆ X → dom ⁡ F ∩ x = x
40 39 eqeq1d ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ⊆ X → dom ⁡ F ∩ x = ∅ ↔ x = ∅
41 40 biimpd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ⊆ X → dom ⁡ F ∩ x = ∅ → x = ∅
42 41 con3d ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ x ⊆ X → ¬ x = ∅ → ¬ dom ⁡ F ∩ x = ∅
43 42 expimpd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ⊆ X ∧ ¬ x = ∅ → ¬ dom ⁡ F ∩ x = ∅
44 eqcom ⊢ ∅ = F x ↔ F x = ∅
45 imadisj ⊢ F x = ∅ ↔ dom ⁡ F ∩ x = ∅
46 44 45 bitri ⊢ ∅ = F x ↔ dom ⁡ F ∩ x = ∅
47 46 notbii ⊢ ¬ ∅ = F x ↔ ¬ dom ⁡ F ∩ x = ∅
48 43 47 imbitrrdi ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ⊆ X ∧ ¬ x = ∅ → ¬ ∅ = F x
49 33 48 syld ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → x ∈ B → ¬ ∅ = F x
50 49 ralrimiv ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ∀ x ∈ B ¬ ∅ = F x
51 1 eleq2i ⊢ ∅ ∈ C ↔ ∅ ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
52 0ex ⊢ ∅ ∈ V
53 eqid ⊢ x ∈ B ⟼ F x = x ∈ B ⟼ F x
54 53 elrnmpt ⊢ ∅ ∈ V → ∅ ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ x ∈ B ∅ = F x
55 52 54 ax-mp ⊢ ∅ ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ x ∈ B ∅ = F x
56 51 55 bitri ⊢ ∅ ∈ C ↔ ∃ x ∈ B ∅ = F x
57 56 notbii ⊢ ¬ ∅ ∈ C ↔ ¬ ∃ x ∈ B ∅ = F x
58 df-nel ⊢ ∅ ∉ C ↔ ¬ ∅ ∈ C
59 ralnex ⊢ ∀ x ∈ B ¬ ∅ = F x ↔ ¬ ∃ x ∈ B ∅ = F x
60 57 58 59 3bitr4i ⊢ ∅ ∉ C ↔ ∀ x ∈ B ¬ ∅ = F x
61 50 60 sylibr ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ∅ ∉ C
62 1 eleq2i ⊢ r ∈ C ↔ r ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
63 imaeq2 ⊢ x = u → F x = F u
64 63 cbvmptv ⊢ x ∈ B ⟼ F x = u ∈ B ⟼ F u
65 64 elrnmpt ⊢ r ∈ V → r ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ u ∈ B r = F u
66 65 elv ⊢ r ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ u ∈ B r = F u
67 62 66 bitri ⊢ r ∈ C ↔ ∃ u ∈ B r = F u
68 1 eleq2i ⊢ s ∈ C ↔ s ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
69 imaeq2 ⊢ x = v → F x = F v
70 69 cbvmptv ⊢ x ∈ B ⟼ F x = v ∈ B ⟼ F v
71 70 elrnmpt ⊢ s ∈ V → s ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ v ∈ B s = F v
72 71 elv ⊢ s ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ v ∈ B s = F v
73 68 72 bitri ⊢ s ∈ C ↔ ∃ v ∈ B s = F v
74 67 73 anbi12i ⊢ r ∈ C ∧ s ∈ C ↔ ∃ u ∈ B r = F u ∧ ∃ v ∈ B s = F v
75 reeanv ⊢ ∃ u ∈ B ∃ v ∈ B r = F u ∧ s = F v ↔ ∃ u ∈ B r = F u ∧ ∃ v ∈ B s = F v
76 74 75 bitr4i ⊢ r ∈ C ∧ s ∈ C ↔ ∃ u ∈ B ∃ v ∈ B r = F u ∧ s = F v
77 fbasssin ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → ∃ w ∈ B w ⊆ u ∩ v
78 77 3expb ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → ∃ w ∈ B w ⊆ u ∩ v
79 78 3ad2antl1 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → ∃ w ∈ B w ⊆ u ∩ v
80 79 adantrr ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ r = F u ∧ s = F v → ∃ w ∈ B w ⊆ u ∩ v
81 eqid ⊢ F w = F w
82 imaeq2 ⊢ x = w → F x = F w
83 82 rspceeqv ⊢ w ∈ B ∧ F w = F w → ∃ x ∈ B F w = F x
84 81 83 mpan2 ⊢ w ∈ B → ∃ x ∈ B F w = F x
85 84 ad2antrl ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → ∃ x ∈ B F w = F x
86 1 eleq2i ⊢ F w ∈ C ↔ F w ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x
87 vex ⊢ w ∈ V
88 87 funimaex ⊢ Fun ⁡ F → F w ∈ V
89 53 elrnmpt ⊢ F w ∈ V → F w ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ x ∈ B F w = F x
90 12 88 89 3syl ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → F w ∈ ran ⁡ x ∈ B ⟼ F x ↔ ∃ x ∈ B F w = F x
91 86 90 bitrid ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → F w ∈ C ↔ ∃ x ∈ B F w = F x
92 91 ad2antrr ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → F w ∈ C ↔ ∃ x ∈ B F w = F x
93 85 92 mpbird ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → F w ∈ C
94 imass2 ⊢ w ⊆ u ∩ v → F w ⊆ F u ∩ v
95 94 ad2antll ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → F w ⊆ F u ∩ v
96 inss1 ⊢ u ∩ v ⊆ u
97 imass2 ⊢ u ∩ v ⊆ u → F u ∩ v ⊆ F u
98 96 97 ax-mp ⊢ F u ∩ v ⊆ F u
99 inss2 ⊢ u ∩ v ⊆ v
100 imass2 ⊢ u ∩ v ⊆ v → F u ∩ v ⊆ F v
101 99 100 ax-mp ⊢ F u ∩ v ⊆ F v
102 98 101 ssini ⊢ F u ∩ v ⊆ F u ∩ F v
103 ineq12 ⊢ r = F u ∧ s = F v → r ∩ s = F u ∩ F v
104 103 ad2antlr ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → r ∩ s = F u ∩ F v
105 102 104 sseqtrrid ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → F u ∩ v ⊆ r ∩ s
106 95 105 sstrd ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → F w ⊆ r ∩ s
107 sseq1 ⊢ z = F w → z ⊆ r ∩ s ↔ F w ⊆ r ∩ s
108 107 rspcev ⊢ F w ∈ C ∧ F w ⊆ r ∩ s → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
109 93 106 108 syl2anc ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
110 109 adantlrl ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ r = F u ∧ s = F v ∧ w ∈ B ∧ w ⊆ u ∩ v → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
111 80 110 rexlimddv ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ r = F u ∧ s = F v → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
112 111 exp32 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → u ∈ B ∧ v ∈ B → r = F u ∧ s = F v → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
113 112 rexlimdvv ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ∃ u ∈ B ∃ v ∈ B r = F u ∧ s = F v → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
114 76 113 biimtrid ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → r ∈ C ∧ s ∈ C → ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
115 114 ralrimivv ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → ∀ r ∈ C ∀ s ∈ C ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
116 23 61 115 3jca ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ C ∧ ∀ r ∈ C ∀ s ∈ C ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
117 isfbas2 ⊢ Y ∈ V → C ∈ fBas ⁡ Y ↔ C ⊆ 𝒫 Y ∧ C ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ C ∧ ∀ r ∈ C ∀ s ∈ C ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
118 117 3ad2ant3 ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ∈ fBas ⁡ Y ↔ C ⊆ 𝒫 Y ∧ C ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ C ∧ ∀ r ∈ C ∀ s ∈ C ∃ z ∈ C z ⊆ r ∩ s
119 9 116 118 mpbir2and ⊢ B ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → C ∈ fBas ⁡ Y