Metamath Proof Explorer


Theorem txcmplem2

Description: Lemma for txcmp . (Contributed by Mario Carneiro, 14-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses txcmp.x ⊢ X = ⋃ R
txcmp.y ⊢ Y = ⋃ S
txcmp.r ⊢ φ → R ∈ Comp
txcmp.s ⊢ φ → S ∈ Comp
txcmp.w ⊢ φ → W ⊆ R × t S
txcmp.u ⊢ φ → X × Y = ⋃ W
Assertion txcmplem2 ⊢ φ → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 txcmp.x ⊢ X = ⋃ R
2 txcmp.y ⊢ Y = ⋃ S
3 txcmp.r ⊢ φ → R ∈ Comp
4 txcmp.s ⊢ φ → S ∈ Comp
5 txcmp.w ⊢ φ → W ⊆ R × t S
6 txcmp.u ⊢ φ → X × Y = ⋃ W
7 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → R ∈ Comp
8 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → S ∈ Comp
9 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → W ⊆ R × t S
10 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → X × Y = ⋃ W
11 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Y → x ∈ Y
12 1 2 7 8 9 10 11 txcmplem1 ⊢ φ ∧ x ∈ Y → ∃ u ∈ S x ∈ u ∧ ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × u ⊆ ⋃ v
13 12 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ Y ∃ u ∈ S x ∈ u ∧ ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × u ⊆ ⋃ v
14 unieq ⊢ v = f ⁡ u → ⋃ v = ⋃ f ⁡ u
15 14 sseq2d ⊢ v = f ⁡ u → X × u ⊆ ⋃ v ↔ X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u
16 2 15 cmpcovf ⊢ S ∈ Comp ∧ ∀ x ∈ Y ∃ u ∈ S x ∈ u ∧ ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × u ⊆ ⋃ v → ∃ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin Y = ⋃ w ∧ ∃ f f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u
17 4 13 16 syl2anc ⊢ φ → ∃ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin Y = ⋃ w ∧ ∃ f f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u
18 simprrl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin
19 ffn ⊢ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin → f Fn w
20 fniunfv ⊢ f Fn w → ⋃ z ∈ w f ⁡ z = ⋃ ran ⁡ f
21 18 19 20 3syl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w f ⁡ z = ⋃ ran ⁡ f
22 18 frnd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ran ⁡ f ⊆ 𝒫 W ∩ Fin
23 inss1 ⊢ 𝒫 W ∩ Fin ⊆ 𝒫 W
24 22 23 sstrdi ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ran ⁡ f ⊆ 𝒫 W
25 sspwuni ⊢ ran ⁡ f ⊆ 𝒫 W ↔ ⋃ ran ⁡ f ⊆ W
26 24 25 sylib ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ ran ⁡ f ⊆ W
27 21 26 eqsstrd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w f ⁡ z ⊆ W
28 vex ⊢ w ∈ V
29 fvex ⊢ f ⁡ z ∈ V
30 28 29 iunex ⊢ ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ V
31 30 elpw ⊢ ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ 𝒫 W ↔ ⋃ z ∈ w f ⁡ z ⊆ W
32 27 31 sylibr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ 𝒫 W
33 inss2 ⊢ 𝒫 S ∩ Fin ⊆ Fin
34 simplr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → w ∈ 𝒫 S ∩ Fin
35 33 34 sselid ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → w ∈ Fin
36 inss2 ⊢ 𝒫 W ∩ Fin ⊆ Fin
37 fss ⊢ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ 𝒫 W ∩ Fin ⊆ Fin → f : w ⟶ Fin
38 18 36 37 sylancl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → f : w ⟶ Fin
39 ffvelcdm ⊢ f : w ⟶ Fin ∧ z ∈ w → f ⁡ z ∈ Fin
40 39 ralrimiva ⊢ f : w ⟶ Fin → ∀ z ∈ w f ⁡ z ∈ Fin
41 38 40 syl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∀ z ∈ w f ⁡ z ∈ Fin
42 iunfi ⊢ w ∈ Fin ∧ ∀ z ∈ w f ⁡ z ∈ Fin → ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ Fin
43 35 41 42 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ Fin
44 32 43 elind ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ 𝒫 W ∩ Fin
45 simprl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → Y = ⋃ w
46 uniiun ⊢ ⋃ w = ⋃ z ∈ w z
47 45 46 eqtrdi ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → Y = ⋃ z ∈ w z
48 47 xpeq2d ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → X × Y = X × ⋃ z ∈ w z
49 xpiundi ⊢ X × ⋃ z ∈ w z = ⋃ z ∈ w X × z
50 48 49 eqtrdi ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → X × Y = ⋃ z ∈ w X × z
51 simprrr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u
52 xpeq2 ⊢ u = z → X × u = X × z
53 fveq2 ⊢ u = z → f ⁡ u = f ⁡ z
54 53 unieqd ⊢ u = z → ⋃ f ⁡ u = ⋃ f ⁡ z
55 52 54 sseq12d ⊢ u = z → X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ↔ X × z ⊆ ⋃ f ⁡ z
56 55 cbvralvw ⊢ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ↔ ∀ z ∈ w X × z ⊆ ⋃ f ⁡ z
57 51 56 sylib ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∀ z ∈ w X × z ⊆ ⋃ f ⁡ z
58 ss2iun ⊢ ∀ z ∈ w X × z ⊆ ⋃ f ⁡ z → ⋃ z ∈ w X × z ⊆ ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z
59 57 58 syl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w X × z ⊆ ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z
60 50 59 eqsstrd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → X × Y ⊆ ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z
61 18 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ∧ z ∈ w → f ⁡ z ∈ 𝒫 W ∩ Fin
62 23 61 sselid ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ∧ z ∈ w → f ⁡ z ∈ 𝒫 W
63 elpwi ⊢ f ⁡ z ∈ 𝒫 W → f ⁡ z ⊆ W
64 uniss ⊢ f ⁡ z ⊆ W → ⋃ f ⁡ z ⊆ ⋃ W
65 62 63 64 3syl ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ∧ z ∈ w → ⋃ f ⁡ z ⊆ ⋃ W
66 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ∧ z ∈ w → X × Y = ⋃ W
67 65 66 sseqtrrd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u ∧ z ∈ w → ⋃ f ⁡ z ⊆ X × Y
68 67 ralrimiva ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∀ z ∈ w ⋃ f ⁡ z ⊆ X × Y
69 iunss ⊢ ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z ⊆ X × Y ↔ ∀ z ∈ w ⋃ f ⁡ z ⊆ X × Y
70 68 69 sylibr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z ⊆ X × Y
71 60 70 eqssd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → X × Y = ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z
72 iuncom4 ⊢ ⋃ z ∈ w ⋃ f ⁡ z = ⋃ ⋃ z ∈ w f ⁡ z
73 71 72 eqtrdi ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → X × Y = ⋃ ⋃ z ∈ w f ⁡ z
74 unieq ⊢ v = ⋃ z ∈ w f ⁡ z → ⋃ v = ⋃ ⋃ z ∈ w f ⁡ z
75 74 rspceeqv ⊢ ⋃ z ∈ w f ⁡ z ∈ 𝒫 W ∩ Fin ∧ X × Y = ⋃ ⋃ z ∈ w f ⁡ z → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
76 44 73 75 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w ∧ f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
77 76 expr ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w → f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
78 77 exlimdv ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin ∧ Y = ⋃ w → ∃ f f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
79 78 expimpd ⊢ φ ∧ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin → Y = ⋃ w ∧ ∃ f f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
80 79 rexlimdva ⊢ φ → ∃ w ∈ 𝒫 S ∩ Fin Y = ⋃ w ∧ ∃ f f : w ⟶ 𝒫 W ∩ Fin ∧ ∀ u ∈ w X × u ⊆ ⋃ f ⁡ u → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v
81 17 80 mpd ⊢ φ → ∃ v ∈ 𝒫 W ∩ Fin X × Y = ⋃ v