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Theorem pwssplit1

Description: Splitting for structure powers, part 1: restriction is an onto function. The only actual monoid law we need here is that the base set is nonempty. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses pwssplit1.y 𝑌 = ( 𝑊s 𝑈 )
pwssplit1.z 𝑍 = ( 𝑊s 𝑉 )
pwssplit1.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑌 )
pwssplit1.c 𝐶 = ( Base ‘ 𝑍 )
pwssplit1.f 𝐹 = ( 𝑥𝐵 ↦ ( 𝑥𝑉 ) )
Assertion pwssplit1 ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝐹 : 𝐵onto𝐶 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pwssplit1.y 𝑌 = ( 𝑊s 𝑈 )
2 pwssplit1.z 𝑍 = ( 𝑊s 𝑉 )
3 pwssplit1.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑌 )
4 pwssplit1.c 𝐶 = ( Base ‘ 𝑍 )
5 pwssplit1.f 𝐹 = ( 𝑥𝐵 ↦ ( 𝑥𝑉 ) )
6 1 2 3 4 5 pwssplit0 ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝐹 : 𝐵𝐶 )
7 simp1 ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝑊 ∈ Mnd )
8 simp2 ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝑈𝑋 )
9 simp3 ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝑉𝑈 )
10 8 9 ssexd ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝑉 ∈ V )
11 eqid ( Base ‘ 𝑊 ) = ( Base ‘ 𝑊 )
12 2 11 4 pwselbasb ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑉 ∈ V ) → ( 𝑎𝐶𝑎 : 𝑉 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
13 7 10 12 syl2anc ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → ( 𝑎𝐶𝑎 : 𝑉 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
14 13 biimpa ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → 𝑎 : 𝑉 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) )
15 fvex ( 0g𝑊 ) ∈ V
16 15 fconst ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) : ( 𝑈𝑉 ) ⟶ { ( 0g𝑊 ) }
17 16 a1i ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) : ( 𝑈𝑉 ) ⟶ { ( 0g𝑊 ) } )
18 simpl1 ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → 𝑊 ∈ Mnd )
19 eqid ( 0g𝑊 ) = ( 0g𝑊 )
20 11 19 mndidcl ( 𝑊 ∈ Mnd → ( 0g𝑊 ) ∈ ( Base ‘ 𝑊 ) )
21 18 20 syl ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 0g𝑊 ) ∈ ( Base ‘ 𝑊 ) )
22 21 snssd ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → { ( 0g𝑊 ) } ⊆ ( Base ‘ 𝑊 ) )
23 17 22 fssd ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) : ( 𝑈𝑉 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) )
24 disjdif ( 𝑉 ∩ ( 𝑈𝑉 ) ) = ∅
25 24 a1i ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑉 ∩ ( 𝑈𝑉 ) ) = ∅ )
26 fun ( ( ( 𝑎 : 𝑉 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ∧ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) : ( 𝑈𝑉 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) ∧ ( 𝑉 ∩ ( 𝑈𝑉 ) ) = ∅ ) → ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : ( 𝑉 ∪ ( 𝑈𝑉 ) ) ⟶ ( ( Base ‘ 𝑊 ) ∪ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
27 14 23 25 26 syl21anc ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : ( 𝑉 ∪ ( 𝑈𝑉 ) ) ⟶ ( ( Base ‘ 𝑊 ) ∪ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
28 simpl3 ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → 𝑉𝑈 )
29 undif ( 𝑉𝑈 ↔ ( 𝑉 ∪ ( 𝑈𝑉 ) ) = 𝑈 )
30 28 29 sylib ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑉 ∪ ( 𝑈𝑉 ) ) = 𝑈 )
31 unidm ( ( Base ‘ 𝑊 ) ∪ ( Base ‘ 𝑊 ) ) = ( Base ‘ 𝑊 )
32 31 a1i ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( Base ‘ 𝑊 ) ∪ ( Base ‘ 𝑊 ) ) = ( Base ‘ 𝑊 ) )
33 30 32 feq23d ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : ( 𝑉 ∪ ( 𝑈𝑉 ) ) ⟶ ( ( Base ‘ 𝑊 ) ∪ ( Base ‘ 𝑊 ) ) ↔ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : 𝑈 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
34 27 33 mpbid ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : 𝑈 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) )
35 simpl2 ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → 𝑈𝑋 )
36 1 11 3 pwselbasb ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋 ) → ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ∈ 𝐵 ↔ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : 𝑈 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
37 18 35 36 syl2anc ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ∈ 𝐵 ↔ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) : 𝑈 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) ) )
38 34 37 mpbird ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ∈ 𝐵 )
39 5 fvtresfn ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ∈ 𝐵 → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ) = ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ↾ 𝑉 ) )
40 38 39 syl ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ) = ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ↾ 𝑉 ) )
41 resundir ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ↾ 𝑉 ) = ( ( 𝑎𝑉 ) ∪ ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ↾ 𝑉 ) )
42 ffn ( 𝑎 : 𝑉 ⟶ ( Base ‘ 𝑊 ) → 𝑎 Fn 𝑉 )
43 fnresdm ( 𝑎 Fn 𝑉 → ( 𝑎𝑉 ) = 𝑎 )
44 14 42 43 3syl ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( 𝑎𝑉 ) = 𝑎 )
45 incom ( ( 𝑈𝑉 ) ∩ 𝑉 ) = ( 𝑉 ∩ ( 𝑈𝑉 ) )
46 45 24 eqtri ( ( 𝑈𝑉 ) ∩ 𝑉 ) = ∅
47 fnconstg ( ( 0g𝑊 ) ∈ V → ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) Fn ( 𝑈𝑉 ) )
48 15 47 ax-mp ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) Fn ( 𝑈𝑉 )
49 fnresdisj ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) Fn ( 𝑈𝑉 ) → ( ( ( 𝑈𝑉 ) ∩ 𝑉 ) = ∅ ↔ ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ↾ 𝑉 ) = ∅ ) )
50 48 49 mp1i ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( ( 𝑈𝑉 ) ∩ 𝑉 ) = ∅ ↔ ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ↾ 𝑉 ) = ∅ ) )
51 46 50 mpbii ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ↾ 𝑉 ) = ∅ )
52 44 51 uneq12d ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑎𝑉 ) ∪ ( ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ↾ 𝑉 ) ) = ( 𝑎 ∪ ∅ ) )
53 41 52 syl5eq ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ↾ 𝑉 ) = ( 𝑎 ∪ ∅ ) )
54 un0 ( 𝑎 ∪ ∅ ) = 𝑎
55 53 54 eqtrdi ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ↾ 𝑉 ) = 𝑎 )
56 40 55 eqtr2d ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → 𝑎 = ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ) )
57 fveq2 ( 𝑏 = ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) → ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ) )
58 57 rspceeqv ( ( ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ∈ 𝐵𝑎 = ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ∪ ( ( 𝑈𝑉 ) × { ( 0g𝑊 ) } ) ) ) ) → ∃ 𝑏𝐵 𝑎 = ( 𝐹𝑏 ) )
59 38 56 58 syl2anc ( ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) ∧ 𝑎𝐶 ) → ∃ 𝑏𝐵 𝑎 = ( 𝐹𝑏 ) )
60 59 ralrimiva ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → ∀ 𝑎𝐶𝑏𝐵 𝑎 = ( 𝐹𝑏 ) )
61 dffo3 ( 𝐹 : 𝐵onto𝐶 ↔ ( 𝐹 : 𝐵𝐶 ∧ ∀ 𝑎𝐶𝑏𝐵 𝑎 = ( 𝐹𝑏 ) ) )
62 6 60 61 sylanbrc ( ( 𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈𝑋𝑉𝑈 ) → 𝐹 : 𝐵onto𝐶 )