Metamath Proof Explorer


Theorem foresf1o

Description: From a surjective function, *choose* a subset of the domain, such that the restricted function is bijective. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Jan-2020)

Ref Expression
Assertion foresf1o A V F : A onto B x 𝒫 A F x : x 1-1 onto B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fornex A V F : A onto B B V
2 1 imp A V F : A onto B B V
3 foelrn F : A onto B y B z A y = F z
4 fofn F : A onto B F Fn A
5 eqcom F z = y y = F z
6 fniniseg F Fn A z F -1 y z A F z = y
7 6 biimpar F Fn A z A F z = y z F -1 y
8 7 anassrs F Fn A z A F z = y z F -1 y
9 5 8 sylan2br F Fn A z A y = F z z F -1 y
10 4 9 sylanl1 F : A onto B z A y = F z z F -1 y
11 10 ex F : A onto B z A y = F z z F -1 y
12 11 reximdva F : A onto B z A y = F z z A z F -1 y
13 12 adantr F : A onto B y B z A y = F z z A z F -1 y
14 3 13 mpd F : A onto B y B z A z F -1 y
15 14 adantll A V F : A onto B y B z A z F -1 y
16 15 ralrimiva A V F : A onto B y B z A z F -1 y
17 eleq1 z = g y z F -1 y g y F -1 y
18 17 ac6sg B V y B z A z F -1 y g g : B A y B g y F -1 y
19 2 16 18 sylc A V F : A onto B g g : B A y B g y F -1 y
20 frn g : B A ran g A
21 20 ad2antrl A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y ran g A
22 vex g V
23 22 rnex ran g V
24 23 elpw ran g 𝒫 A ran g A
25 21 24 sylibr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y ran g 𝒫 A
26 fof F : A onto B F : A B
27 26 ad2antlr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y F : A B
28 27 21 fssresd A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y F ran g : ran g B
29 ffn g : B A g Fn B
30 29 ad2antrl A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y g Fn B
31 dffn3 g Fn B g : B ran g
32 30 31 sylib A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y g : B ran g
33 fvres z ran g F ran g z = F z
34 33 adantl A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g F ran g z = F z
35 34 fveq2d A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g g F ran g z = g F z
36 nfv y A V F : A onto B
37 nfv y g : B A
38 nfra1 y y B g y F -1 y
39 37 38 nfan y g : B A y B g y F -1 y
40 36 39 nfan y A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y
41 nfv y z ran g
42 40 41 nfan y A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g
43 simpr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z g y = z
44 43 fveq2d A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z F g y = F z
45 4 ad5antlr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z F Fn A
46 simplrr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y F -1 y
47 46 ad2antrr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z y B g y F -1 y
48 simplr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z y B
49 rspa y B g y F -1 y y B g y F -1 y
50 47 48 49 syl2anc A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z g y F -1 y
51 fniniseg F Fn A g y F -1 y g y A F g y = y
52 51 simplbda F Fn A g y F -1 y F g y = y
53 45 50 52 syl2anc A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z F g y = y
54 44 53 eqtr3d A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z F z = y
55 54 fveq2d A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z g F z = g y
56 55 43 eqtrd A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z g F z = z
57 fvelrnb g Fn B z ran g y B g y = z
58 57 biimpa g Fn B z ran g y B g y = z
59 30 58 sylan A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g y B g y = z
60 42 56 59 r19.29af A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g g F z = z
61 35 60 eqtrd A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g g F ran g z = z
62 61 ralrimiva A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y z ran g g F ran g z = z
63 32 ffvelrnda A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B g y ran g
64 fvres g y ran g F ran g g y = F g y
65 63 64 syl A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F ran g g y = F g y
66 4 ad3antlr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F Fn A
67 simplrr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B y B g y F -1 y
68 simpr A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B y B
69 67 68 49 syl2anc A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B g y F -1 y
70 66 69 52 syl2anc A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F g y = y
71 65 70 eqtrd A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F ran g g y = y
72 71 ex A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F ran g g y = y
73 40 72 ralrimi A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y y B F ran g g y = y
74 28 32 62 73 2fvidf1od A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y F ran g : ran g 1-1 onto B
75 reseq2 x = ran g F x = F ran g
76 id x = ran g x = ran g
77 eqidd x = ran g B = B
78 75 76 77 f1oeq123d x = ran g F x : x 1-1 onto B F ran g : ran g 1-1 onto B
79 78 rspcev ran g 𝒫 A F ran g : ran g 1-1 onto B x 𝒫 A F x : x 1-1 onto B
80 25 74 79 syl2anc A V F : A onto B g : B A y B g y F -1 y x 𝒫 A F x : x 1-1 onto B
81 19 80 exlimddv A V F : A onto B x 𝒫 A F x : x 1-1 onto B