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Theorem fpwrelmapffslem

Description: Lemma for fpwrelmapffs . For this theorem, the sets A and B could be infinite, but the relation R itself is finite. (Contributed by Thierry Arnoux, 1-Sep-2017) (Revised by Thierry Arnoux, 1-Sep-2019)

Ref Expression
Hypotheses fpwrelmapffslem.1 ⊢ A ∈ V
fpwrelmapffslem.2 ⊢ B ∈ V
fpwrelmapffslem.3 ⊢ φ → F : A ⟶ 𝒫 B
fpwrelmapffslem.4 ⊢ φ → R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
Assertion fpwrelmapffslem ⊢ φ → R ∈ Fin ↔ ran ⁡ F ⊆ Fin ∧ F supp ∅ ∈ Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fpwrelmapffslem.1 ⊢ A ∈ V
2 fpwrelmapffslem.2 ⊢ B ∈ V
3 fpwrelmapffslem.3 ⊢ φ → F : A ⟶ 𝒫 B
4 fpwrelmapffslem.4 ⊢ φ → R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
5 relopabv ⊢ Rel ⁡ x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
6 releq ⊢ R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x → Rel ⁡ R ↔ Rel ⁡ x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
7 5 6 mpbiri ⊢ R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x → Rel ⁡ R
8 relfi ⊢ Rel ⁡ R → R ∈ Fin ↔ dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ R ∈ Fin
9 4 7 8 3syl ⊢ φ → R ∈ Fin ↔ dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ R ∈ Fin
10 rexcom4 ⊢ ∃ x ∈ A ∃ z w ∈ z ∧ z = F ⁡ x ↔ ∃ z ∃ x ∈ A w ∈ z ∧ z = F ⁡ x
11 ancom ⊢ z = F ⁡ x ∧ w ∈ z ↔ w ∈ z ∧ z = F ⁡ x
12 11 exbii ⊢ ∃ z z = F ⁡ x ∧ w ∈ z ↔ ∃ z w ∈ z ∧ z = F ⁡ x
13 fvex ⊢ F ⁡ x ∈ V
14 eleq2 ⊢ z = F ⁡ x → w ∈ z ↔ w ∈ F ⁡ x
15 13 14 ceqsexv ⊢ ∃ z z = F ⁡ x ∧ w ∈ z ↔ w ∈ F ⁡ x
16 12 15 bitr3i ⊢ ∃ z w ∈ z ∧ z = F ⁡ x ↔ w ∈ F ⁡ x
17 16 rexbii ⊢ ∃ x ∈ A ∃ z w ∈ z ∧ z = F ⁡ x ↔ ∃ x ∈ A w ∈ F ⁡ x
18 r19.42v ⊢ ∃ x ∈ A w ∈ z ∧ z = F ⁡ x ↔ w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
19 18 exbii ⊢ ∃ z ∃ x ∈ A w ∈ z ∧ z = F ⁡ x ↔ ∃ z w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
20 10 17 19 3bitr3ri ⊢ ∃ z w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ↔ ∃ x ∈ A w ∈ F ⁡ x
21 df-rex ⊢ ∃ x ∈ A w ∈ F ⁡ x ↔ ∃ x x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x
22 20 21 bitr2i ⊢ ∃ x x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x ↔ ∃ z w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
23 22 a1i ⊢ φ → ∃ x x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x ↔ ∃ z w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
24 vex ⊢ w ∈ V
25 eleq1w ⊢ y = w → y ∈ F ⁡ x ↔ w ∈ F ⁡ x
26 25 anbi2d ⊢ y = w → x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ↔ x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x
27 26 exbidv ⊢ y = w → ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ↔ ∃ x x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x
28 24 27 elab ⊢ w ∈ y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ↔ ∃ x x ∈ A ∧ w ∈ F ⁡ x
29 eluniab ⊢ w ∈ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ↔ ∃ z w ∈ z ∧ ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
30 23 28 29 3bitr4g ⊢ φ → w ∈ y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ↔ w ∈ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
31 30 eqrdv ⊢ φ → y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x = ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
32 31 eleq1d ⊢ φ → y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ∈ Fin ↔ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
33 32 adantr ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ∈ Fin ↔ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
34 ffn ⊢ F : A ⟶ 𝒫 B → F Fn A
35 fnrnfv ⊢ F Fn A → ran ⁡ F = z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
36 3 34 35 3syl ⊢ φ → ran ⁡ F = z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
37 36 adantr ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ran ⁡ F = z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x
38 0ex ⊢ ∅ ∈ V
39 38 a1i ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ∅ ∈ V
40 fex ⊢ F : A ⟶ 𝒫 B ∧ A ∈ V → F ∈ V
41 3 1 40 sylancl ⊢ φ → F ∈ V
42 41 adantr ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → F ∈ V
43 3 ffund ⊢ φ → Fun ⁡ F
44 43 adantr ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → Fun ⁡ F
45 opabdm ⊢ R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x → dom ⁡ R = x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
46 4 45 syl ⊢ φ → dom ⁡ R = x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
47 1 40 mpan2 ⊢ F : A ⟶ 𝒫 B → F ∈ V
48 suppimacnv ⊢ F ∈ V ∧ ∅ ∈ V → F supp ∅ = F -1 V ∖ ∅
49 38 48 mpan2 ⊢ F ∈ V → F supp ∅ = F -1 V ∖ ∅
50 3 47 49 3syl ⊢ φ → F supp ∅ = F -1 V ∖ ∅
51 3 feqmptd ⊢ φ → F = x ∈ A ⟼ F ⁡ x
52 51 cnveqd ⊢ φ → F -1 = x ∈ A ⟼ F ⁡ x -1
53 52 imaeq1d ⊢ φ → F -1 V ∖ ∅ = x ∈ A ⟼ F ⁡ x -1 V ∖ ∅
54 50 53 eqtrd ⊢ φ → F supp ∅ = x ∈ A ⟼ F ⁡ x -1 V ∖ ∅
55 eqid ⊢ x ∈ A ⟼ F ⁡ x = x ∈ A ⟼ F ⁡ x
56 55 mptpreima ⊢ x ∈ A ⟼ F ⁡ x -1 V ∖ ∅ = x ∈ A | F ⁡ x ∈ V ∖ ∅
57 54 56 eqtrdi ⊢ φ → F supp ∅ = x ∈ A | F ⁡ x ∈ V ∖ ∅
58 suppvalfn ⊢ F Fn A ∧ A ∈ V ∧ ∅ ∈ V → F supp ∅ = x ∈ A | F ⁡ x ≠ ∅
59 1 38 58 mp3an23 ⊢ F Fn A → F supp ∅ = x ∈ A | F ⁡ x ≠ ∅
60 3 34 59 3syl ⊢ φ → F supp ∅ = x ∈ A | F ⁡ x ≠ ∅
61 n0 ⊢ F ⁡ x ≠ ∅ ↔ ∃ y y ∈ F ⁡ x
62 61 rabbii ⊢ x ∈ A | F ⁡ x ≠ ∅ = x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x
63 62 a1i ⊢ φ → x ∈ A | F ⁡ x ≠ ∅ = x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x
64 60 57 63 3eqtr3d ⊢ φ → x ∈ A | F ⁡ x ∈ V ∖ ∅ = x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x
65 df-rab ⊢ x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x = x | x ∈ A ∧ ∃ y y ∈ F ⁡ x
66 19.42v ⊢ ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ↔ x ∈ A ∧ ∃ y y ∈ F ⁡ x
67 66 abbii ⊢ x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x = x | x ∈ A ∧ ∃ y y ∈ F ⁡ x
68 65 67 eqtr4i ⊢ x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x = x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
69 68 a1i ⊢ φ → x ∈ A | ∃ y y ∈ F ⁡ x = x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
70 57 64 69 3eqtrd ⊢ φ → F supp ∅ = x | ∃ y x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
71 46 70 eqtr4d ⊢ φ → dom ⁡ R = F supp ∅
72 71 eleq1d ⊢ φ → dom ⁡ R ∈ Fin ↔ F supp ∅ ∈ Fin
73 72 biimpa ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → F supp ∅ ∈ Fin
74 39 42 44 73 ffsrn ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ran ⁡ F ∈ Fin
75 37 74 eqeltrrd ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
76 unifi ⊢ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin ∧ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin → ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
77 76 ex ⊢ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin → z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin → ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
78 75 77 syl ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin → ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
79 unifi3 ⊢ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin → z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin
80 78 79 impbid1 ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin ↔ ⋃ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ∈ Fin
81 33 80 bitr4d ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ∈ Fin ↔ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin
82 opabrn ⊢ R = x y | x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x → ran ⁡ R = y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
83 4 82 syl ⊢ φ → ran ⁡ R = y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x
84 83 eleq1d ⊢ φ → ran ⁡ R ∈ Fin ↔ y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ∈ Fin
85 84 adantr ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ran ⁡ R ∈ Fin ↔ y | ∃ x x ∈ A ∧ y ∈ F ⁡ x ∈ Fin
86 37 sseq1d ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ran ⁡ F ⊆ Fin ↔ z | ∃ x ∈ A z = F ⁡ x ⊆ Fin
87 81 85 86 3bitr4d ⊢ φ ∧ dom ⁡ R ∈ Fin → ran ⁡ R ∈ Fin ↔ ran ⁡ F ⊆ Fin
88 87 pm5.32da ⊢ φ → dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ R ∈ Fin ↔ dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin
89 72 anbi1d ⊢ φ → dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin ↔ F supp ∅ ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin
90 88 89 bitrd ⊢ φ → dom ⁡ R ∈ Fin ∧ ran ⁡ R ∈ Fin ↔ F supp ∅ ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin
91 ancom ⊢ F supp ∅ ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin ↔ ran ⁡ F ⊆ Fin ∧ F supp ∅ ∈ Fin
92 91 a1i ⊢ φ → F supp ∅ ∈ Fin ∧ ran ⁡ F ⊆ Fin ↔ ran ⁡ F ⊆ Fin ∧ F supp ∅ ∈ Fin
93 9 90 92 3bitrd ⊢ φ → R ∈ Fin ↔ ran ⁡ F ⊆ Fin ∧ F supp ∅ ∈ Fin