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Theorem f1imass

Description: Taking images under a one-to-one function preserves subsets. (Contributed by Stefan O'Rear, 30-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion f1imass ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ↔ 𝐶𝐷 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simplrl ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → 𝐶𝐴 )
2 1 sseld ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → ( 𝑎𝐶𝑎𝐴 ) )
3 simplr ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) )
4 3 sseld ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐶 ) → ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐷 ) ) )
5 simplll ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 )
6 simpr ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝑎𝐴 )
7 simp1rl ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝐶𝐴 )
8 7 3expa ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝐶𝐴 )
9 f1elima ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵𝑎𝐴𝐶𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐶 ) ↔ 𝑎𝐶 ) )
10 5 6 8 9 syl3anc ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐶 ) ↔ 𝑎𝐶 ) )
11 simp1rr ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝐷𝐴 )
12 11 3expa ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → 𝐷𝐴 )
13 f1elima ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵𝑎𝐴𝐷𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐷 ) ↔ 𝑎𝐷 ) )
14 5 6 12 13 syl3anc ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ∈ ( 𝐹𝐷 ) ↔ 𝑎𝐷 ) )
15 4 10 14 3imtr3d ( ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) ∧ 𝑎𝐴 ) → ( 𝑎𝐶𝑎𝐷 ) )
16 15 ex ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → ( 𝑎𝐴 → ( 𝑎𝐶𝑎𝐷 ) ) )
17 2 16 syld ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → ( 𝑎𝐶 → ( 𝑎𝐶𝑎𝐷 ) ) )
18 17 pm2.43d ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → ( 𝑎𝐶𝑎𝐷 ) )
19 18 ssrdv ( ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) ∧ ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ) → 𝐶𝐷 )
20 19 ex ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) → 𝐶𝐷 ) )
21 imass2 ( 𝐶𝐷 → ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) )
22 20 21 impbid1 ( ( 𝐹 : 𝐴1-1𝐵 ∧ ( 𝐶𝐴𝐷𝐴 ) ) → ( ( 𝐹𝐶 ) ⊆ ( 𝐹𝐷 ) ↔ 𝐶𝐷 ) )