Theorem pwssplit1 20815

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.)

Hypotheses

Ref	Expression
pwssplit1.y	⊢ 𝑌 = (𝑊 ↑s 𝑈)
pwssplit1.z	⊢ 𝑍 = (𝑊 ↑s 𝑉)
pwssplit1.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑌)
pwssplit1.c	⊢ 𝐶 = (Base‘𝑍)
pwssplit1.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑥 ↾ 𝑉))

Assertion

Ref	Expression
pwssplit1	⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝐹:𝐵–onto→𝐶)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑌   𝑥,𝑊   𝑥,𝑈   𝑥,𝑍   𝑥,𝑉   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝑥,𝑋

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem pwssplit1

Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pwssplit1.y	. . 3 ⊢ 𝑌 = (𝑊 ↑s 𝑈)
2		pwssplit1.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (𝑊 ↑s 𝑉)
3		pwssplit1.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑌)
4		pwssplit1.c	. . 3 ⊢ 𝐶 = (Base‘𝑍)
5		pwssplit1.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝑥 ↾ 𝑉))
6	1, 2, 3, 4, 5	pwssplit0 20814	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝐹:𝐵⟶𝐶)
7		simp1 1135	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝑊 ∈ Mnd)
8		simp2 1136	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝑈 ∈ 𝑋)
9		simp3 1137	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝑉 ⊆ 𝑈)
10	8, 9	ssexd 5324	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝑉 ∈ V)
11		eqid 2731	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
12	2, 11, 4	pwselbasb 17439	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑉 ∈ V) → (𝑎 ∈ 𝐶 ↔ 𝑎:𝑉⟶(Base‘𝑊)))
13	7, 10, 12	syl2anc 583	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → (𝑎 ∈ 𝐶 ↔ 𝑎:𝑉⟶(Base‘𝑊)))
14	13	biimpa 476	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → 𝑎:𝑉⟶(Base‘𝑊))
15		fvex 6904	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0g‘𝑊) ∈ V
16	15	fconst 6777	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}):(𝑈 ∖ 𝑉)⟶{(0g‘𝑊)}
17	16	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}):(𝑈 ∖ 𝑉)⟶{(0g‘𝑊)})
18		simpl1 1190	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → 𝑊 ∈ Mnd)
19		eqid 2731	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0g‘𝑊) = (0g‘𝑊)
20	11, 19	mndidcl 18675	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑊 ∈ Mnd → (0g‘𝑊) ∈ (Base‘𝑊))
21	18, 20	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (0g‘𝑊) ∈ (Base‘𝑊))
22	21	snssd 4812	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → {(0g‘𝑊)} ⊆ (Base‘𝑊))
23	17, 22	fssd 6735	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}):(𝑈 ∖ 𝑉)⟶(Base‘𝑊))
24		disjdif 4471	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 ∩ (𝑈 ∖ 𝑉)) = ∅
25	24	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑉 ∩ (𝑈 ∖ 𝑉)) = ∅)
26		fun 6753	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑎:𝑉⟶(Base‘𝑊) ∧ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}):(𝑈 ∖ 𝑉)⟶(Base‘𝑊)) ∧ (𝑉 ∩ (𝑈 ∖ 𝑉)) = ∅) → (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):(𝑉 ∪ (𝑈 ∖ 𝑉))⟶((Base‘𝑊) ∪ (Base‘𝑊)))
27	14, 23, 25, 26	syl21anc 835	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):(𝑉 ∪ (𝑈 ∖ 𝑉))⟶((Base‘𝑊) ∪ (Base‘𝑊)))
28		simpl3 1192	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → 𝑉 ⊆ 𝑈)
29		undif 4481	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑉 ⊆ 𝑈 ↔ (𝑉 ∪ (𝑈 ∖ 𝑉)) = 𝑈)
30	28, 29	sylib 217	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑉 ∪ (𝑈 ∖ 𝑉)) = 𝑈)
31		unidm 4152	. . . . . . . 8 ⊢ ((Base‘𝑊) ∪ (Base‘𝑊)) = (Base‘𝑊)
32	31	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((Base‘𝑊) ∪ (Base‘𝑊)) = (Base‘𝑊))
33	30, 32	feq23d 6712	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):(𝑉 ∪ (𝑈 ∖ 𝑉))⟶((Base‘𝑊) ∪ (Base‘𝑊)) ↔ (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):𝑈⟶(Base‘𝑊)))
34	27, 33	mpbid 231	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):𝑈⟶(Base‘𝑊))
35		simpl2 1191	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → 𝑈 ∈ 𝑋)
36	1, 11, 3	pwselbasb 17439	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋) → ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ∈ 𝐵 ↔ (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):𝑈⟶(Base‘𝑊)))
37	18, 35, 36	syl2anc 583	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ∈ 𝐵 ↔ (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})):𝑈⟶(Base‘𝑊)))
38	34, 37	mpbird 257	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ∈ 𝐵)
39	5	fvtresfn 7000	. . . . . 6 ⊢ ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ∈ 𝐵 → (𝐹‘(𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}))) = ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ↾ 𝑉))
40	38, 39	syl 17	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝐹‘(𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}))) = ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ↾ 𝑉))
41		resundir 5996	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ↾ 𝑉) = ((𝑎 ↾ 𝑉) ∪ (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) ↾ 𝑉))
42		ffn 6717	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎:𝑉⟶(Base‘𝑊) → 𝑎 Fn 𝑉)
43		fnresdm 6669	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑎 Fn 𝑉 → (𝑎 ↾ 𝑉) = 𝑎)
44	14, 42, 43	3syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (𝑎 ↾ 𝑉) = 𝑎)
45		disjdifr 4472	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑈 ∖ 𝑉) ∩ 𝑉) = ∅
46		fnconstg 6779	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((0g‘𝑊) ∈ V → ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) Fn (𝑈 ∖ 𝑉))
47	15, 46	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) Fn (𝑈 ∖ 𝑉)
48		fnresdisj 6670	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) Fn (𝑈 ∖ 𝑉) → (((𝑈 ∖ 𝑉) ∩ 𝑉) = ∅ ↔ (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) ↾ 𝑉) = ∅))
49	47, 48	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (((𝑈 ∖ 𝑉) ∩ 𝑉) = ∅ ↔ (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) ↾ 𝑉) = ∅))
50	45, 49	mpbii 232	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) ↾ 𝑉) = ∅)
51	44, 50	uneq12d 4164	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑎 ↾ 𝑉) ∪ (((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}) ↾ 𝑉)) = (𝑎 ∪ ∅))
52	41, 51	eqtrid 2783	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ↾ 𝑉) = (𝑎 ∪ ∅))
53		un0 4390	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∪ ∅) = 𝑎
54	52, 53	eqtrdi 2787	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ↾ 𝑉) = 𝑎)
55	40, 54	eqtr2d 2772	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → 𝑎 = (𝐹‘(𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}))))
56		fveq2 6891	. . . . 5 ⊢ (𝑏 = (𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) → (𝐹‘𝑏) = (𝐹‘(𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)}))))
57	56	rspceeqv 3633	. . . 4 ⊢ (((𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})) ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 = (𝐹‘(𝑎 ∪ ((𝑈 ∖ 𝑉) × {(0g‘𝑊)})))) → ∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑎 = (𝐹‘𝑏))
58	38, 55, 57	syl2anc 583	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) ∧ 𝑎 ∈ 𝐶) → ∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑎 = (𝐹‘𝑏))
59	58	ralrimiva 3145	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → ∀𝑎 ∈ 𝐶 ∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑎 = (𝐹‘𝑏))
60		dffo3 7103	. 2 ⊢ (𝐹:𝐵–onto→𝐶 ↔ (𝐹:𝐵⟶𝐶 ∧ ∀𝑎 ∈ 𝐶 ∃𝑏 ∈ 𝐵 𝑎 = (𝐹‘𝑏)))
61	6, 59, 60	sylanbrc 582	1 ⊢ ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑉 ⊆ 𝑈) → 𝐹:𝐵–onto→𝐶)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  ∀wral 3060  ∃wrex 3069  Vcvv 3473   ∖ cdif 3945   ∪ cun 3946   ∩ cin 3947   ⊆ wss 3948  ∅c0 4322  {csn 4628   ↦ cmpt 5231   × cxp 5674   ↾ cres 5678   Fn wfn 6538  ⟶wf 6539  –onto→wfo 6541  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412  Basecbs 17149  0_gc0g 17390   ↑_s cpws 17397  Mndcmnd 18660

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-cnex 11170  ax-resscn 11171  ax-1cn 11172  ax-icn 11173  ax-addcl 11174  ax-addrcl 11175  ax-mulcl 11176  ax-mulrcl 11177  ax-mulcom 11178  ax-addass 11179  ax-mulass 11180  ax-distr 11181  ax-i2m1 11182  ax-1ne0 11183  ax-1rid 11184  ax-rnegex 11185  ax-rrecex 11186  ax-cnre 11187  ax-pre-lttri 11188  ax-pre-lttrn 11189  ax-pre-ltadd 11190  ax-pre-mulgt0 11191

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8270  df-wrecs 8301  df-recs 8375  df-rdg 8414  df-1o 8470  df-er 8707  df-map 8826  df-ixp 8896  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-sup 9441  df-pnf 11255  df-mnf 11256  df-xr 11257  df-ltxr 11258  df-le 11259  df-sub 11451  df-neg 11452  df-nn 12218  df-2 12280  df-3 12281  df-4 12282  df-5 12283  df-6 12284  df-7 12285  df-8 12286  df-9 12287  df-n0 12478  df-z 12564  df-dec 12683  df-uz 12828  df-fz 13490  df-struct 17085  df-slot 17120  df-ndx 17132  df-base 17150  df-plusg 17215  df-mulr 17216  df-sca 17218  df-vsca 17219  df-ip 17220  df-tset 17221  df-ple 17222  df-ds 17224  df-hom 17226  df-cco 17227  df-0g 17392  df-prds 17398  df-pws 17400  df-mgm 18566  df-sgrp 18645  df-mnd 18661

This theorem is referenced by:  pwslnmlem2  42138