Metamath Proof Explorer


Theorem fununi

Description: The union of a chain (with respect to inclusion) of functions is a function. (Contributed by NM, 10-Aug-2004)

Ref Expression
Assertion fununi ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → Fun ⁡ ⋃ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 funrel ⊢ Fun ⁡ f → Rel ⁡ f
2 1 adantr ⊢ Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → Rel ⁡ f
3 2 ralimi ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ f ∈ A Rel ⁡ f
4 reluni ⊢ Rel ⁡ ⋃ A ↔ ∀ f ∈ A Rel ⁡ f
5 3 4 sylibr ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → Rel ⁡ ⋃ A
6 r19.28v ⊢ Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f
7 6 ralimi ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f
8 ssel ⊢ w ⊆ v → x y ∈ w → x y ∈ v
9 8 anim1d ⊢ w ⊆ v → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → x y ∈ v ∧ x z ∈ v
10 dffun4 ⊢ Fun ⁡ v ↔ Rel ⁡ v ∧ ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ v ∧ x z ∈ v → y = z
11 10 simprbi ⊢ Fun ⁡ v → ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ v ∧ x z ∈ v → y = z
12 11 19.21bbi ⊢ Fun ⁡ v → ∀ z x y ∈ v ∧ x z ∈ v → y = z
13 12 19.21bi ⊢ Fun ⁡ v → x y ∈ v ∧ x z ∈ v → y = z
14 9 13 syl9r ⊢ Fun ⁡ v → w ⊆ v → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
15 14 adantl ⊢ Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v → w ⊆ v → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
16 ssel ⊢ v ⊆ w → x z ∈ v → x z ∈ w
17 16 anim2d ⊢ v ⊆ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → x y ∈ w ∧ x z ∈ w
18 dffun4 ⊢ Fun ⁡ w ↔ Rel ⁡ w ∧ ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ w ∧ x z ∈ w → y = z
19 18 simprbi ⊢ Fun ⁡ w → ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ w ∧ x z ∈ w → y = z
20 19 19.21bbi ⊢ Fun ⁡ w → ∀ z x y ∈ w ∧ x z ∈ w → y = z
21 20 19.21bi ⊢ Fun ⁡ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ w → y = z
22 17 21 syl9r ⊢ Fun ⁡ w → v ⊆ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
23 22 adantr ⊢ Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v → v ⊆ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
24 15 23 jaod ⊢ Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v → w ⊆ v ∨ v ⊆ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
25 24 imp ⊢ Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
26 25 2ralimi ⊢ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w → ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
27 funeq ⊢ f = w → Fun ⁡ f ↔ Fun ⁡ w
28 sseq1 ⊢ f = w → f ⊆ g ↔ w ⊆ g
29 sseq2 ⊢ f = w → g ⊆ f ↔ g ⊆ w
30 28 29 orbi12d ⊢ f = w → f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ w ⊆ g ∨ g ⊆ w
31 27 30 anbi12d ⊢ f = w → Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ Fun ⁡ w ∧ w ⊆ g ∨ g ⊆ w
32 sseq2 ⊢ g = v → w ⊆ g ↔ w ⊆ v
33 sseq1 ⊢ g = v → g ⊆ w ↔ v ⊆ w
34 32 33 orbi12d ⊢ g = v → w ⊆ g ∨ g ⊆ w ↔ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
35 34 anbi2d ⊢ g = v → Fun ⁡ w ∧ w ⊆ g ∨ g ⊆ w ↔ Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
36 31 35 cbvral2vw ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
37 ralcom ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ g ∈ A ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f
38 orcom ⊢ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ g ⊆ f ∨ f ⊆ g
39 sseq1 ⊢ g = w → g ⊆ f ↔ w ⊆ f
40 sseq2 ⊢ g = w → f ⊆ g ↔ f ⊆ w
41 39 40 orbi12d ⊢ g = w → g ⊆ f ∨ f ⊆ g ↔ w ⊆ f ∨ f ⊆ w
42 38 41 bitrid ⊢ g = w → f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ w ⊆ f ∨ f ⊆ w
43 42 anbi2d ⊢ g = w → Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ Fun ⁡ f ∧ w ⊆ f ∨ f ⊆ w
44 funeq ⊢ f = v → Fun ⁡ f ↔ Fun ⁡ v
45 sseq2 ⊢ f = v → w ⊆ f ↔ w ⊆ v
46 sseq1 ⊢ f = v → f ⊆ w ↔ v ⊆ w
47 45 46 orbi12d ⊢ f = v → w ⊆ f ∨ f ⊆ w ↔ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
48 44 47 anbi12d ⊢ f = v → Fun ⁡ f ∧ w ⊆ f ∨ f ⊆ w ↔ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
49 43 48 cbvral2vw ⊢ ∀ g ∈ A ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
50 37 49 bitri ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
51 36 50 anbi12i ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ∧ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
52 anidm ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ∧ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f
53 anandir ⊢ Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ↔ Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
54 53 2ralbii ⊢ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
55 r19.26-2 ⊢ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
56 54 55 bitr2i ⊢ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ∧ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
57 51 52 56 3bitr3i ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A Fun ⁡ w ∧ Fun ⁡ v ∧ w ⊆ v ∨ v ⊆ w
58 eluni ⊢ x y ∈ ⋃ A ↔ ∃ w x y ∈ w ∧ w ∈ A
59 eluni ⊢ x z ∈ ⋃ A ↔ ∃ v x z ∈ v ∧ v ∈ A
60 58 59 anbi12i ⊢ x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A ↔ ∃ w x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ ∃ v x z ∈ v ∧ v ∈ A
61 exdistrv ⊢ ∃ w ∃ v x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ x z ∈ v ∧ v ∈ A ↔ ∃ w x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ ∃ v x z ∈ v ∧ v ∈ A
62 an4 ⊢ x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ x z ∈ v ∧ v ∈ A ↔ x y ∈ w ∧ x z ∈ v ∧ w ∈ A ∧ v ∈ A
63 62 biancomi ⊢ x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ x z ∈ v ∧ v ∈ A ↔ w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v
64 63 2exbii ⊢ ∃ w ∃ v x y ∈ w ∧ w ∈ A ∧ x z ∈ v ∧ v ∈ A ↔ ∃ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v
65 60 61 64 3bitr2i ⊢ x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A ↔ ∃ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v
66 65 imbi1i ⊢ x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z ↔ ∃ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
67 19.23v ⊢ ∀ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∃ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
68 r2al ⊢ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∀ w ∀ v w ∈ A ∧ v ∈ A → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
69 impexp ⊢ w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ w ∈ A ∧ v ∈ A → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
70 69 2albii ⊢ ∀ w ∀ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∀ w ∀ v w ∈ A ∧ v ∈ A → x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
71 19.23v ⊢ ∀ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
72 71 albii ⊢ ∀ w ∀ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∀ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
73 68 70 72 3bitr2ri ⊢ ∀ w ∃ v w ∈ A ∧ v ∈ A ∧ x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
74 66 67 73 3bitr2i ⊢ x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z ↔ ∀ w ∈ A ∀ v ∈ A x y ∈ w ∧ x z ∈ v → y = z
75 26 57 74 3imtr4i ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f → x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z
76 75 alrimiv ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ z x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z
77 76 alrimivv ⊢ ∀ f ∈ A ∀ g ∈ A Fun ⁡ f ∧ f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z
78 7 77 syl ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z
79 dffun4 ⊢ Fun ⁡ ⋃ A ↔ Rel ⁡ ⋃ A ∧ ∀ x ∀ y ∀ z x y ∈ ⋃ A ∧ x z ∈ ⋃ A → y = z
80 5 78 79 sylanbrc ⊢ ∀ f ∈ A Fun ⁡ f ∧ ∀ g ∈ A f ⊆ g ∨ g ⊆ f → Fun ⁡ ⋃ A