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Theorem fcoresf1

Description: If a composition is injective, then the restrictions of its components to the minimum domains are injective. (Contributed by GL and AV, 18-Sep-2024) (Revised by AV, 7-Oct-2024)

Ref Expression
Hypotheses fcores.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
fcores.e ⊢ E = ran ⁡ F ∩ C
fcores.p ⊢ P = F -1 C
fcores.x ⊢ X = F ↾ P
fcores.g ⊢ φ → G : C ⟶ D
fcores.y ⊢ Y = G ↾ E
fcoresf1.i ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ 1-1 D
Assertion fcoresf1 ⊢ φ → X : P ⟶ 1-1 E ∧ Y : E ⟶ 1-1 D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fcores.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
2 fcores.e ⊢ E = ran ⁡ F ∩ C
3 fcores.p ⊢ P = F -1 C
4 fcores.x ⊢ X = F ↾ P
5 fcores.g ⊢ φ → G : C ⟶ D
6 fcores.y ⊢ Y = G ↾ E
7 fcoresf1.i ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ 1-1 D
8 1 2 3 4 fcoreslem3 ⊢ φ → X : P ⟶ onto E
9 fof ⊢ X : P ⟶ onto E → X : P ⟶ E
10 8 9 syl ⊢ φ → X : P ⟶ E
11 dff13 ⊢ G ∘ F : P ⟶ 1-1 D ↔ G ∘ F : P ⟶ D ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y
12 1 2 3 4 5 6 fcoresf1lem ⊢ φ ∧ x ∈ P → G ∘ F ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ x
13 12 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ x
14 1 2 3 4 5 6 fcoresf1lem ⊢ φ ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ y = Y ⁡ X ⁡ y
15 14 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ y = Y ⁡ X ⁡ y
16 13 15 eqeq12d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y ↔ Y ⁡ X ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ y
17 16 imbi1d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y ↔ Y ⁡ X ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ y → x = y
18 fveq2 ⊢ X ⁡ x = X ⁡ y → Y ⁡ X ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ y
19 18 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → X ⁡ x = X ⁡ y → Y ⁡ X ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ y
20 19 imim1d ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → Y ⁡ X ⁡ x = Y ⁡ X ⁡ y → x = y → X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
21 17 20 sylbid ⊢ φ ∧ x ∈ P ∧ y ∈ P → G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
22 21 ralimdvva ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
23 22 adantld ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ D ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
24 11 23 biimtrid ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ 1-1 D → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
25 7 24 mpd ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
26 dff13 ⊢ X : P ⟶ 1-1 E ↔ X : P ⟶ E ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P X ⁡ x = X ⁡ y → x = y
27 10 25 26 sylanbrc ⊢ φ → X : P ⟶ 1-1 E
28 2 a1i ⊢ φ → E = ran ⁡ F ∩ C
29 inss2 ⊢ ran ⁡ F ∩ C ⊆ C
30 28 29 eqsstrdi ⊢ φ → E ⊆ C
31 5 30 fssresd ⊢ φ → G ↾ E : E ⟶ D
32 6 feq1i ⊢ Y : E ⟶ D ↔ G ↾ E : E ⟶ D
33 31 32 sylibr ⊢ φ → Y : E ⟶ D
34 1 2 3 4 fcoreslem2 ⊢ φ → ran ⁡ X = E
35 34 eqcomd ⊢ φ → E = ran ⁡ X
36 35 eleq2d ⊢ φ → x ∈ E ↔ x ∈ ran ⁡ X
37 fofn ⊢ X : P ⟶ onto E → X Fn P
38 8 37 syl ⊢ φ → X Fn P
39 fvelrnb ⊢ X Fn P → x ∈ ran ⁡ X ↔ ∃ a ∈ P X ⁡ a = x
40 38 39 syl ⊢ φ → x ∈ ran ⁡ X ↔ ∃ a ∈ P X ⁡ a = x
41 36 40 bitrd ⊢ φ → x ∈ E ↔ ∃ a ∈ P X ⁡ a = x
42 35 eleq2d ⊢ φ → y ∈ E ↔ y ∈ ran ⁡ X
43 fvelrnb ⊢ X Fn P → y ∈ ran ⁡ X ↔ ∃ b ∈ P X ⁡ b = y
44 38 43 syl ⊢ φ → y ∈ ran ⁡ X ↔ ∃ b ∈ P X ⁡ b = y
45 42 44 bitrd ⊢ φ → y ∈ E ↔ ∃ b ∈ P X ⁡ b = y
46 41 45 anbi12d ⊢ φ → x ∈ E ∧ y ∈ E ↔ ∃ a ∈ P X ⁡ a = x ∧ ∃ b ∈ P X ⁡ b = y
47 fveqeq2 ⊢ x = a → G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y ↔ G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ y
48 eqeq1 ⊢ x = a → x = y ↔ a = y
49 47 48 imbi12d ⊢ x = a → G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y ↔ G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ y → a = y
50 fveq2 ⊢ y = b → G ∘ F ⁡ y = G ∘ F ⁡ b
51 50 eqeq2d ⊢ y = b → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ y ↔ G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b
52 equequ2 ⊢ y = b → a = y ↔ a = b
53 51 52 imbi12d ⊢ y = b → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ y → a = y ↔ G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b → a = b
54 49 53 rspc2v ⊢ a ∈ P ∧ b ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b → a = b
55 54 adantl ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b → a = b
56 1 2 3 4 5 6 fcoresf1lem ⊢ φ ∧ a ∈ P → G ∘ F ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ a
57 56 adantrr ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ a
58 1 2 3 4 5 6 fcoresf1lem ⊢ φ ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ b = Y ⁡ X ⁡ b
59 58 adantrl ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ b = Y ⁡ X ⁡ b
60 57 59 eqeq12d ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b ↔ Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b
61 60 imbi1d ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b → a = b ↔ Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → a = b
62 fveq2 ⊢ a = b → X ⁡ a = X ⁡ b
63 62 a1i ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → a = b → X ⁡ a = X ⁡ b
64 63 imim2d ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → a = b → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
65 61 64 sylbid ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → G ∘ F ⁡ a = G ∘ F ⁡ b → a = b → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
66 55 65 syld ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
67 66 ex ⊢ φ → a ∈ P ∧ b ∈ P → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
68 67 com23 ⊢ φ → ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
69 68 adantld ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ D ∧ ∀ x ∈ P ∀ y ∈ P G ∘ F ⁡ x = G ∘ F ⁡ y → x = y → a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
70 11 69 biimtrid ⊢ φ → G ∘ F : P ⟶ 1-1 D → a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
71 7 70 mpd ⊢ φ → a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
72 71 impl ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b
73 fveq2 ⊢ X ⁡ a = x → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ x
74 fveq2 ⊢ X ⁡ b = y → Y ⁡ X ⁡ b = Y ⁡ y
75 73 74 eqeqan12rd ⊢ X ⁡ b = y ∧ X ⁡ a = x → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b ↔ Y ⁡ x = Y ⁡ y
76 eqeq12 ⊢ X ⁡ a = x ∧ X ⁡ b = y → X ⁡ a = X ⁡ b ↔ x = y
77 76 ancoms ⊢ X ⁡ b = y ∧ X ⁡ a = x → X ⁡ a = X ⁡ b ↔ x = y
78 75 77 imbi12d ⊢ X ⁡ b = y ∧ X ⁡ a = x → Y ⁡ X ⁡ a = Y ⁡ X ⁡ b → X ⁡ a = X ⁡ b ↔ Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
79 72 78 syl5ibcom ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → X ⁡ b = y ∧ X ⁡ a = x → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
80 79 expd ⊢ φ ∧ a ∈ P ∧ b ∈ P → X ⁡ b = y → X ⁡ a = x → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
81 80 rexlimdva ⊢ φ ∧ a ∈ P → ∃ b ∈ P X ⁡ b = y → X ⁡ a = x → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
82 81 com23 ⊢ φ ∧ a ∈ P → X ⁡ a = x → ∃ b ∈ P X ⁡ b = y → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
83 82 rexlimdva ⊢ φ → ∃ a ∈ P X ⁡ a = x → ∃ b ∈ P X ⁡ b = y → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
84 83 impd ⊢ φ → ∃ a ∈ P X ⁡ a = x ∧ ∃ b ∈ P X ⁡ b = y → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
85 46 84 sylbid ⊢ φ → x ∈ E ∧ y ∈ E → Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
86 85 ralrimivv ⊢ φ → ∀ x ∈ E ∀ y ∈ E Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
87 dff13 ⊢ Y : E ⟶ 1-1 D ↔ Y : E ⟶ D ∧ ∀ x ∈ E ∀ y ∈ E Y ⁡ x = Y ⁡ y → x = y
88 33 86 87 sylanbrc ⊢ φ → Y : E ⟶ 1-1 D
89 27 88 jca ⊢ φ → X : P ⟶ 1-1 E ∧ Y : E ⟶ 1-1 D