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Theorem fmufil

Description: An image filter of an ultrafilter is an ultrafilter. (Contributed by Jeff Hankins, 11-Dec-2009) (Revised by Stefan O'Rear, 8-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion fmufil ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → X FilMap F ⁡ L ∈ UFil ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ufilfil ⊢ L ∈ UFil ⁡ Y → L ∈ Fil ⁡ Y
2 filfbas ⊢ L ∈ Fil ⁡ Y → L ∈ fBas ⁡ Y
3 1 2 syl ⊢ L ∈ UFil ⁡ Y → L ∈ fBas ⁡ Y
4 fmfil ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ fBas ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → X FilMap F ⁡ L ∈ Fil ⁡ X
5 3 4 syl3an2 ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → X FilMap F ⁡ L ∈ Fil ⁡ X
6 simpl2 ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → L ∈ UFil ⁡ Y
7 6 1 2 3syl ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → L ∈ fBas ⁡ Y
8 simprl ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → f ∈ Fil ⁡ X
9 simpl3 ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → F : Y ⟶ X
10 simprr ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → X FilMap F ⁡ L ⊆ f
11 7 8 9 10 fmfnfm ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → ∃ g ∈ Fil ⁡ Y L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g
12 6 adantr ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → L ∈ UFil ⁡ Y
13 simprl ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → g ∈ Fil ⁡ Y
14 simprrl ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → L ⊆ g
15 ufilmax ⊢ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g → L = g
16 12 13 14 15 syl3anc ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → L = g
17 16 fveq2d ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → X FilMap F ⁡ L = X FilMap F ⁡ g
18 simprrr ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → f = X FilMap F ⁡ g
19 17 18 eqtr4d ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f ∧ g ∈ Fil ⁡ Y ∧ L ⊆ g ∧ f = X FilMap F ⁡ g → X FilMap F ⁡ L = f
20 11 19 rexlimddv ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ X FilMap F ⁡ L ⊆ f → X FilMap F ⁡ L = f
21 20 expr ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X → X FilMap F ⁡ L ⊆ f → X FilMap F ⁡ L = f
22 21 ralrimiva ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → ∀ f ∈ Fil ⁡ X X FilMap F ⁡ L ⊆ f → X FilMap F ⁡ L = f
23 isufil2 ⊢ X FilMap F ⁡ L ∈ UFil ⁡ X ↔ X FilMap F ⁡ L ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X X FilMap F ⁡ L ⊆ f → X FilMap F ⁡ L = f
24 5 22 23 sylanbrc ⊢ X ∈ A ∧ L ∈ UFil ⁡ Y ∧ F : Y ⟶ X → X FilMap F ⁡ L ∈ UFil ⁡ X