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Theorem fundcmpsurinjpreimafv

Description: Every function F : A --> B can be decomposed into a surjective function onto P and an injective function from P . (Contributed by AV, 12-Mar-2024) (Proof shortened by AV, 22-Mar-2024)

Ref Expression
Hypothesis fundcmpsurinj.p ⊢ P = z | ∃ x ∈ A z = F -1 F ⁡ x
Assertion fundcmpsurinjpreimafv ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → ∃ g ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fundcmpsurinj.p ⊢ P = z | ∃ x ∈ A z = F -1 F ⁡ x
2 1 fundcmpsurbijinjpreimafv ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → ∃ g ∃ f ∃ j g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g
3 vex ⊢ j ∈ V
4 vex ⊢ f ∈ V
5 3 4 coex ⊢ j ∘ f ∈ V
6 simprl1 ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V ∧ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → g : A ⟶ onto P
7 simp3 ⊢ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B → j : F A ⟶ 1-1 B
8 f1of1 ⊢ f : P ⟶ 1-1 onto F A → f : P ⟶ 1-1 F A
9 8 3ad2ant2 ⊢ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B → f : P ⟶ 1-1 F A
10 f1co ⊢ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ f : P ⟶ 1-1 F A → j ∘ f : P ⟶ 1-1 B
11 7 9 10 syl2anc ⊢ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B → j ∘ f : P ⟶ 1-1 B
12 11 ad2antrl ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V ∧ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → j ∘ f : P ⟶ 1-1 B
13 simprr ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V ∧ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → F = j ∘ f ∘ g
14 6 12 13 3jca ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V ∧ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → g : A ⟶ onto P ∧ j ∘ f : P ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g
15 f1eq1 ⊢ h = j ∘ f → h : P ⟶ 1-1 B ↔ j ∘ f : P ⟶ 1-1 B
16 coeq1 ⊢ h = j ∘ f → h ∘ g = j ∘ f ∘ g
17 16 eqeq2d ⊢ h = j ∘ f → F = h ∘ g ↔ F = j ∘ f ∘ g
18 15 17 3anbi23d ⊢ h = j ∘ f → g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g ↔ g : A ⟶ onto P ∧ j ∘ f : P ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g
19 18 spcegv ⊢ j ∘ f ∈ V → g : A ⟶ onto P ∧ j ∘ f : P ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g
20 5 14 19 mpsyl ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V ∧ g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g
21 20 ex ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g
22 21 exlimdvv ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → ∃ f ∃ j g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g
23 22 eximdv ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → ∃ g ∃ f ∃ j g : A ⟶ onto P ∧ f : P ⟶ 1-1 onto F A ∧ j : F A ⟶ 1-1 B ∧ F = j ∘ f ∘ g → ∃ g ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g
24 2 23 mpd ⊢ F : A ⟶ B ∧ A ∈ V → ∃ g ∃ h g : A ⟶ onto P ∧ h : P ⟶ 1-1 B ∧ F = h ∘ g