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Theorem fmco

Description: Composition of image filters. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion fmco ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → X FilMap F ∘ G ⁡ B = X FilMap F ⁡ Y FilMap G ⁡ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simpl3 ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → B ∈ fBas ⁡ Z
2 ssfg ⊢ B ∈ fBas ⁡ Z → B ⊆ Z filGen B
3 1 2 syl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → B ⊆ Z filGen B
4 3 sseld ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → u ∈ B → u ∈ Z filGen B
5 simpl2 ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → Y ∈ W
6 simprr ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → G : Z ⟶ Y
7 eqid ⊢ Z filGen B = Z filGen B
8 7 imaelfm ⊢ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ G : Z ⟶ Y ∧ u ∈ Z filGen B → G u ∈ Y FilMap G ⁡ B
9 8 ex ⊢ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ G : Z ⟶ Y → u ∈ Z filGen B → G u ∈ Y FilMap G ⁡ B
10 5 1 6 9 syl3anc ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → u ∈ Z filGen B → G u ∈ Y FilMap G ⁡ B
11 4 10 syld ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → u ∈ B → G u ∈ Y FilMap G ⁡ B
12 11 imp ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y ∧ u ∈ B → G u ∈ Y FilMap G ⁡ B
13 imaeq2 ⊢ t = G u → F t = F G u
14 imaco ⊢ F ∘ G u = F G u
15 13 14 eqtr4di ⊢ t = G u → F t = F ∘ G u
16 15 sseq1d ⊢ t = G u → F t ⊆ s ↔ F ∘ G u ⊆ s
17 16 rspcev ⊢ G u ∈ Y FilMap G ⁡ B ∧ F ∘ G u ⊆ s → ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
18 17 ex ⊢ G u ∈ Y FilMap G ⁡ B → F ∘ G u ⊆ s → ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
19 12 18 syl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y ∧ u ∈ B → F ∘ G u ⊆ s → ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
20 19 rexlimdva ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s → ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
21 elfm ⊢ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ G : Z ⟶ Y → t ∈ Y FilMap G ⁡ B ↔ t ⊆ Y ∧ ∃ u ∈ B G u ⊆ t
22 5 1 6 21 syl3anc ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → t ∈ Y FilMap G ⁡ B ↔ t ⊆ Y ∧ ∃ u ∈ B G u ⊆ t
23 sstr2 ⊢ F ∘ G u ⊆ F t → F t ⊆ s → F ∘ G u ⊆ s
24 imass2 ⊢ G u ⊆ t → F G u ⊆ F t
25 14 24 eqsstrid ⊢ G u ⊆ t → F ∘ G u ⊆ F t
26 23 25 syl11 ⊢ F t ⊆ s → G u ⊆ t → F ∘ G u ⊆ s
27 26 reximdv ⊢ F t ⊆ s → ∃ u ∈ B G u ⊆ t → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
28 27 com12 ⊢ ∃ u ∈ B G u ⊆ t → F t ⊆ s → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
29 28 adantl ⊢ t ⊆ Y ∧ ∃ u ∈ B G u ⊆ t → F t ⊆ s → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
30 22 29 biimtrdi ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → t ∈ Y FilMap G ⁡ B → F t ⊆ s → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
31 30 rexlimdv ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
32 20 31 impbid ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s ↔ ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
33 32 anbi2d ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → s ⊆ X ∧ ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s ↔ s ⊆ X ∧ ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
34 simpl1 ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → X ∈ V
35 fco ⊢ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → F ∘ G : Z ⟶ X
36 35 adantl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → F ∘ G : Z ⟶ X
37 elfm ⊢ X ∈ V ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F ∘ G : Z ⟶ X → s ∈ X FilMap F ∘ G ⁡ B ↔ s ⊆ X ∧ ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
38 34 1 36 37 syl3anc ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → s ∈ X FilMap F ∘ G ⁡ B ↔ s ⊆ X ∧ ∃ u ∈ B F ∘ G u ⊆ s
39 fmfil ⊢ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ G : Z ⟶ Y → Y FilMap G ⁡ B ∈ Fil ⁡ Y
40 5 1 6 39 syl3anc ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → Y FilMap G ⁡ B ∈ Fil ⁡ Y
41 filfbas ⊢ Y FilMap G ⁡ B ∈ Fil ⁡ Y → Y FilMap G ⁡ B ∈ fBas ⁡ Y
42 40 41 syl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → Y FilMap G ⁡ B ∈ fBas ⁡ Y
43 simprl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → F : Y ⟶ X
44 elfm ⊢ X ∈ V ∧ Y FilMap G ⁡ B ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → s ∈ X FilMap F ⁡ Y FilMap G ⁡ B ↔ s ⊆ X ∧ ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
45 34 42 43 44 syl3anc ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → s ∈ X FilMap F ⁡ Y FilMap G ⁡ B ↔ s ⊆ X ∧ ∃ t ∈ Y FilMap G ⁡ B F t ⊆ s
46 33 38 45 3bitr4d ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → s ∈ X FilMap F ∘ G ⁡ B ↔ s ∈ X FilMap F ⁡ Y FilMap G ⁡ B
47 46 eqrdv ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ W ∧ B ∈ fBas ⁡ Z ∧ F : Y ⟶ X ∧ G : Z ⟶ Y → X FilMap F ∘ G ⁡ B = X FilMap F ⁡ Y FilMap G ⁡ B