Theorem trufil 23825

Description: Conditions for the trace of an ultrafilter 𝐿 to be an ultrafilter. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015.)

Assertion

Ref	Expression
trufil	⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) ↔ 𝐴 ∈ 𝐿))

Proof of Theorem trufil

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ufilfil 23819	. . . 4 ⊢ ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) → (𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
2		ufilfil 23819	. . . . 5 ⊢ (𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) → 𝐿 ∈ (Fil‘𝑌))
3		trfil3 23803	. . . . 5 ⊢ ((𝐿 ∈ (Fil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) ↔ ¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿))
4	2, 3	sylan 580	. . . 4 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) ↔ ¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿))
5	1, 4	imbitrid 244	. . 3 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) → ¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿))
6	4	biimprd 248	. . . . 5 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿 → (𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
7		elpwi 4554	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ 𝒫 𝐴 → 𝑥 ⊆ 𝐴)
8		simpll 766	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → 𝐿 ∈ (UFil‘𝑌))
9		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → 𝑥 ⊆ 𝐴)
10		simplr 768	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → 𝐴 ⊆ 𝑌)
11	9, 10	sstrd 3940	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → 𝑥 ⊆ 𝑌)
12		ufilss 23820	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑌) → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿))
13	8, 11, 12	syl2anc 584	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → (𝑥 ∈ 𝐿 ∨ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿))
14		id 22	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑌 → 𝐴 ⊆ 𝑌)
15		elfvdm 6856	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) → 𝑌 ∈ dom UFil)
16		ssexg 5259	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑌 ∧ 𝑌 ∈ dom UFil) → 𝐴 ∈ V)
17	14, 15, 16	syl2anr 597	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → 𝐴 ∈ V)
18		elrestr 17332	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ∈ V ∧ 𝑥 ∈ 𝐿) → (𝑥 ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))
19	18	3expia 1121	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ∈ V) → (𝑥 ∈ 𝐿 → (𝑥 ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
20	17, 19	syldan 591	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (𝑥 ∈ 𝐿 → (𝑥 ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
21	20	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → (𝑥 ∈ 𝐿 → (𝑥 ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
22		dfss2 3915	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝐴 ↔ (𝑥 ∩ 𝐴) = 𝑥)
23	9, 22	sylib 218	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → (𝑥 ∩ 𝐴) = 𝑥)
24	23	eleq1d 2816	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → ((𝑥 ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ↔ 𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
25	21, 24	sylibd 239	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → (𝑥 ∈ 𝐿 → 𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
26		indif1 4229	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑌 ∖ 𝑥) ∩ 𝐴) = ((𝑌 ∩ 𝐴) ∖ 𝑥)
27		simplr 768	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → 𝐴 ⊆ 𝑌)
28		sseqin2 4170	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐴 ⊆ 𝑌 ↔ (𝑌 ∩ 𝐴) = 𝐴)
29	27, 28	sylib 218	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → (𝑌 ∩ 𝐴) = 𝐴)
30	29	difeq1d 4072	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → ((𝑌 ∩ 𝐴) ∖ 𝑥) = (𝐴 ∖ 𝑥))
31	26, 30	eqtrid 2778	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → ((𝑌 ∖ 𝑥) ∩ 𝐴) = (𝐴 ∖ 𝑥))
32		simpll 766	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → 𝐿 ∈ (UFil‘𝑌))
33	17	adantr 480	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → 𝐴 ∈ V)
34		simprr 772	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)
35		elrestr 17332	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ∈ V ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿) → ((𝑌 ∖ 𝑥) ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))
36	32, 33, 34, 35	syl3anc 1373	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → ((𝑌 ∖ 𝑥) ∩ 𝐴) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))
37	31, 36	eqeltrrd 2832	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ (𝑥 ⊆ 𝐴 ∧ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿)) → (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))
38	37	expr 456	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → ((𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿 → (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
39	25, 38	orim12d 966	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → ((𝑥 ∈ 𝐿 ∨ (𝑌 ∖ 𝑥) ∈ 𝐿) → (𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))))
40	13, 39	mpd 15	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ⊆ 𝐴) → (𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
41	7, 40	sylan2 593	. . . . . 6 ⊢ (((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 𝐴) → (𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
42	41	ralrimiva 3124	. . . . 5 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))
43	6, 42	jctird 526	. . . 4 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿 → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴)))))
44		isufil 23818	. . . 4 ⊢ ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) ↔ ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐴(𝑥 ∈ (𝐿 ↾t 𝐴) ∨ (𝐴 ∖ 𝑥) ∈ (𝐿 ↾t 𝐴))))
45	43, 44	imbitrrdi 252	. . 3 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿 → (𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴)))
46	5, 45	impbid 212	. 2 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) ↔ ¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿))
47		ufilb 23821	. . 3 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (¬ 𝐴 ∈ 𝐿 ↔ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿))
48	47	con1bid 355	. 2 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → (¬ (𝑌 ∖ 𝐴) ∈ 𝐿 ↔ 𝐴 ∈ 𝐿))
49	46, 48	bitrd 279	1 ⊢ ((𝐿 ∈ (UFil‘𝑌) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑌) → ((𝐿 ↾t 𝐴) ∈ (UFil‘𝐴) ↔ 𝐴 ∈ 𝐿))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∀wral 3047  Vcvv 3436   ∖ cdif 3894   ∩ cin 3896   ⊆ wss 3897  𝒫 cpw 4547  dom cdm 5614  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346   ↾_t crest 17324  Filcfil 23760  UFilcufil 23814

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 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-id 5509  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-rest 17326  df-fbas 21288  df-fg 21289  df-fil 23761  df-ufil 23816

This theorem is referenced by:  ssufl  23833