Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  trfg Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem trfg 22498
 Description: The trace operation and the filGen operation are inverses to one another in some sense, with filGen growing the base set and ↾t shrinking it. See fgtr 22497 for the converse cancellation law. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Assertion
Ref Expression
trfg ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴) = 𝐹)

Proof of Theorem trfg
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 filfbas 22455 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝐴))
213ad2ant1 1129 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝐴))
3 filsspw 22458 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴)
433ad2ant1 1129 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴)
5 simp2 1133 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐴𝑋)
65sspwd 4553 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝒫 𝐴 ⊆ 𝒫 𝑋)
74, 6sstrd 3976 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋)
8 simp3 1134 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝑋𝑉)
9 fbasweak 22472 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (fBas‘𝐴) ∧ 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝑋))
102, 7, 8, 9syl3anc 1367 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝑋))
11 fgcl 22485 . . . . 5 (𝐹 ∈ (fBas‘𝑋) → (𝑋filGen𝐹) ∈ (Fil‘𝑋))
1210, 11syl 17 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → (𝑋filGen𝐹) ∈ (Fil‘𝑋))
13 filtop 22462 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) → 𝐴𝐹)
14133ad2ant1 1129 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐴𝐹)
15 restval 16699 . . . 4 (((𝑋filGen𝐹) ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝐴𝐹) → ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴) = ran (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↦ (𝑥𝐴)))
1612, 14, 15syl2anc 586 . . 3 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴) = ran (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↦ (𝑥𝐴)))
17 elfg 22478 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (fBas‘𝑋) → (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∃𝑦𝐹 𝑦𝑥)))
1810, 17syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∃𝑦𝐹 𝑦𝑥)))
1918simplbda 502 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) → ∃𝑦𝐹 𝑦𝑥)
20 simpll1 1208 . . . . . . 7 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝐴))
21 simprl 769 . . . . . . 7 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → 𝑦𝐹)
22 inss2 4205 . . . . . . . 8 (𝑥𝐴) ⊆ 𝐴
2322a1i 11 . . . . . . 7 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → (𝑥𝐴) ⊆ 𝐴)
24 simprr 771 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → 𝑦𝑥)
25 filelss 22459 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝑦𝐹) → 𝑦𝐴)
26253ad2antl1 1181 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑦𝐹) → 𝑦𝐴)
2726ad2ant2r 745 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → 𝑦𝐴)
2824, 27ssind 4208 . . . . . . 7 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → 𝑦 ⊆ (𝑥𝐴))
29 filss 22460 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ (𝑦𝐹 ∧ (𝑥𝐴) ⊆ 𝐴𝑦 ⊆ (𝑥𝐴))) → (𝑥𝐴) ∈ 𝐹)
3020, 21, 23, 28, 29syl13anc 1368 . . . . . 6 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) ∧ (𝑦𝐹𝑦𝑥)) → (𝑥𝐴) ∈ 𝐹)
3119, 30rexlimddv 3291 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) → (𝑥𝐴) ∈ 𝐹)
3231fmpttd 6878 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↦ (𝑥𝐴)):(𝑋filGen𝐹)⟶𝐹)
3332frnd 6520 . . 3 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → ran (𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹) ↦ (𝑥𝐴)) ⊆ 𝐹)
3416, 33eqsstrd 4004 . 2 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴) ⊆ 𝐹)
35 filelss 22459 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝑥𝐹) → 𝑥𝐴)
36353ad2antl1 1181 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → 𝑥𝐴)
37 df-ss 3951 . . . 4 (𝑥𝐴 ↔ (𝑥𝐴) = 𝑥)
3836, 37sylib 220 . . 3 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → (𝑥𝐴) = 𝑥)
3912adantr 483 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → (𝑋filGen𝐹) ∈ (Fil‘𝑋))
4014adantr 483 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → 𝐴𝐹)
41 ssfg 22479 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (fBas‘𝑋) → 𝐹 ⊆ (𝑋filGen𝐹))
4210, 41syl 17 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → 𝐹 ⊆ (𝑋filGen𝐹))
4342sselda 3966 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → 𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹))
44 elrestr 16701 . . . 4 (((𝑋filGen𝐹) ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝐴𝐹𝑥 ∈ (𝑋filGen𝐹)) → (𝑥𝐴) ∈ ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴))
4539, 40, 43, 44syl3anc 1367 . . 3 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → (𝑥𝐴) ∈ ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴))
4638, 45eqeltrrd 2914 . 2 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) ∧ 𝑥𝐹) → 𝑥 ∈ ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴))
4734, 46eqelssd 3987 1 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑉) → ((𝑋filGen𝐹) ↾t 𝐴) = 𝐹)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   ∧ w3a 1083   = wceq 1533   ∈ wcel 2110  ∃wrex 3139   ∩ cin 3934   ⊆ wss 3935  𝒫 cpw 4538   ↦ cmpt 5145  ran crn 5555  ‘cfv 6354  (class class class)co 7155   ↾t crest 16693  fBascfbas 20532  filGencfg 20533  Filcfil 22452 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5189  ax-sep 5202  ax-nul 5209  ax-pow 5265  ax-pr 5329  ax-un 7460 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4567  df-pr 4569  df-op 4573  df-uni 4838  df-iun 4920  df-br 5066  df-opab 5128  df-mpt 5146  df-id 5459  df-xp 5560  df-rel 5561  df-cnv 5562  df-co 5563  df-dm 5564  df-rn 5565  df-res 5566  df-ima 5567  df-iota 6313  df-fun 6356  df-fn 6357  df-f 6358  df-f1 6359  df-fo 6360  df-f1o 6361  df-fv 6362  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-rest 16695  df-fbas 20541  df-fg 20542  df-fil 22453 This theorem is referenced by:  cmetss  23918  minveclem4a  24032
 Copyright terms: Public domain W3C validator