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Theorem mgcmntco

Description: A Galois connection like statement, for two functions with same range. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Apr-2024)

Ref Expression
Hypotheses mgcoval.1 𝐴 = ( Base ‘ 𝑉 )
mgcoval.2 𝐵 = ( Base ‘ 𝑊 )
mgcoval.3 = ( le ‘ 𝑉 )
mgcoval.4 = ( le ‘ 𝑊 )
mgcval.1 𝐻 = ( 𝑉 MGalConn 𝑊 )
mgcval.2 ( 𝜑𝑉 ∈ Proset )
mgcval.3 ( 𝜑𝑊 ∈ Proset )
mgccole.1 ( 𝜑𝐹 𝐻 𝐺 )
mgcmntco.1 𝐶 = ( Base ‘ 𝑋 )
mgcmntco.2 < = ( le ‘ 𝑋 )
mgcmntco.3 ( 𝜑𝑋 ∈ Proset )
mgcmntco.4 ( 𝜑𝐾 ∈ ( 𝑉 Monot 𝑋 ) )
mgcmntco.5 ( 𝜑𝐿 ∈ ( 𝑊 Monot 𝑋 ) )
Assertion mgcmntco ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ↔ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mgcoval.1 𝐴 = ( Base ‘ 𝑉 )
2 mgcoval.2 𝐵 = ( Base ‘ 𝑊 )
3 mgcoval.3 = ( le ‘ 𝑉 )
4 mgcoval.4 = ( le ‘ 𝑊 )
5 mgcval.1 𝐻 = ( 𝑉 MGalConn 𝑊 )
6 mgcval.2 ( 𝜑𝑉 ∈ Proset )
7 mgcval.3 ( 𝜑𝑊 ∈ Proset )
8 mgccole.1 ( 𝜑𝐹 𝐻 𝐺 )
9 mgcmntco.1 𝐶 = ( Base ‘ 𝑋 )
10 mgcmntco.2 < = ( le ‘ 𝑋 )
11 mgcmntco.3 ( 𝜑𝑋 ∈ Proset )
12 mgcmntco.4 ( 𝜑𝐾 ∈ ( 𝑉 Monot 𝑋 ) )
13 mgcmntco.5 ( 𝜑𝐿 ∈ ( 𝑊 Monot 𝑋 ) )
14 11 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝑋 ∈ Proset )
15 1 9 mntf ( ( 𝑉 ∈ Proset ∧ 𝑋 ∈ Proset ∧ 𝐾 ∈ ( 𝑉 Monot 𝑋 ) ) → 𝐾 : 𝐴𝐶 )
16 6 11 12 15 syl3anc ( 𝜑𝐾 : 𝐴𝐶 )
17 16 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝐾 : 𝐴𝐶 )
18 1 2 3 4 5 6 7 8 mgcf2 ( 𝜑𝐺 : 𝐵𝐴 )
19 18 adantr ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) → 𝐺 : 𝐵𝐴 )
20 19 ffvelrnda ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐺𝑦 ) ∈ 𝐴 )
21 17 20 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ∈ 𝐶 )
22 2 9 mntf ( ( 𝑊 ∈ Proset ∧ 𝑋 ∈ Proset ∧ 𝐿 ∈ ( 𝑊 Monot 𝑋 ) ) → 𝐿 : 𝐵𝐶 )
23 7 11 13 22 syl3anc ( 𝜑𝐿 : 𝐵𝐶 )
24 23 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝐿 : 𝐵𝐶 )
25 1 2 3 4 5 6 7 8 mgcf1 ( 𝜑𝐹 : 𝐴𝐵 )
26 25 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝐹 : 𝐴𝐵 )
27 26 20 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ∈ 𝐵 )
28 24 27 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ∈ 𝐶 )
29 23 adantr ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) → 𝐿 : 𝐵𝐶 )
30 29 ffvelrnda ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐿𝑦 ) ∈ 𝐶 )
31 18 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑦𝐵 ) → ( 𝐺𝑦 ) ∈ 𝐴 )
32 fveq2 ( 𝑥 = ( 𝐺𝑦 ) → ( 𝐾𝑥 ) = ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) )
33 2fveq3 ( 𝑥 = ( 𝐺𝑦 ) → ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) = ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) )
34 32 33 breq12d ( 𝑥 = ( 𝐺𝑦 ) → ( ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ↔ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ) )
35 34 adantl ( ( ( 𝜑𝑦𝐵 ) ∧ 𝑥 = ( 𝐺𝑦 ) ) → ( ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ↔ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ) )
36 31 35 rspcdv ( ( 𝜑𝑦𝐵 ) → ( ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ) )
37 36 imp ( ( ( 𝜑𝑦𝐵 ) ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) )
38 37 an32s ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) )
39 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝑊 ∈ Proset )
40 13 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝐿 ∈ ( 𝑊 Monot 𝑋 ) )
41 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝑦𝐵 )
42 6 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝑉 ∈ Proset )
43 8 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → 𝐹 𝐻 𝐺 )
44 1 2 3 4 5 42 39 43 41 mgccole2 ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) 𝑦 )
45 2 9 4 10 39 14 40 27 41 44 ismntd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) < ( 𝐿𝑦 ) )
46 9 10 prstr ( ( 𝑋 ∈ Proset ∧ ( ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ∈ 𝐶 ∧ ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ∈ 𝐶 ∧ ( 𝐿𝑦 ) ∈ 𝐶 ) ∧ ( ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) ∧ ( 𝐿 ‘ ( 𝐹 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) )
47 14 21 28 30 38 45 46 syl132anc ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) )
48 47 ralrimiva ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) → ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) )
49 11 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑋 ∈ Proset )
50 16 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝐾 : 𝐴𝐶 )
51 simpr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑥𝐴 )
52 50 51 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐾𝑥 ) ∈ 𝐶 )
53 18 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝐺 : 𝐵𝐴 )
54 25 adantr ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) → 𝐹 : 𝐴𝐵 )
55 54 ffvelrnda ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐵 )
56 53 55 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ∈ 𝐴 )
57 50 56 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∈ 𝐶 )
58 23 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝐿 : 𝐵𝐶 )
59 58 55 ffvelrnd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ∈ 𝐶 )
60 6 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑉 ∈ Proset )
61 12 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝐾 ∈ ( 𝑉 Monot 𝑋 ) )
62 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑊 ∈ Proset )
63 8 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝐹 𝐻 𝐺 )
64 1 2 3 4 5 60 62 63 51 mgccole1 ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → 𝑥 ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
65 1 9 3 10 60 49 61 51 56 64 ismntd ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) )
66 25 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑥𝐴 ) → ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐵 )
67 2fveq3 ( 𝑦 = ( 𝐹𝑥 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) = ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) )
68 fveq2 ( 𝑦 = ( 𝐹𝑥 ) → ( 𝐿𝑦 ) = ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
69 67 68 breq12d ( 𝑦 = ( 𝐹𝑥 ) → ( ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ↔ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) )
70 69 adantl ( ( ( 𝜑𝑥𝐴 ) ∧ 𝑦 = ( 𝐹𝑥 ) ) → ( ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ↔ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) )
71 66 70 rspcdv ( ( 𝜑𝑥𝐴 ) → ( ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) )
72 71 imp ( ( ( 𝜑𝑥𝐴 ) ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
73 72 an32s ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
74 9 10 prstr ( ( 𝑋 ∈ Proset ∧ ( ( 𝐾𝑥 ) ∈ 𝐶 ∧ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∈ 𝐶 ∧ ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ∈ 𝐶 ) ∧ ( ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ∧ ( 𝐾 ‘ ( 𝐺 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ) → ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
75 49 52 57 59 65 73 74 syl132anc ( ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) ∧ 𝑥𝐴 ) → ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
76 75 ralrimiva ( ( 𝜑 ∧ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) → ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) )
77 48 76 impbida ( 𝜑 → ( ∀ 𝑥𝐴 ( 𝐾𝑥 ) < ( 𝐿 ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ↔ ∀ 𝑦𝐵 ( 𝐾 ‘ ( 𝐺𝑦 ) ) < ( 𝐿𝑦 ) ) )