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Theorem fmco 17994
Description: Composition of image filters. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
fmco  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( ( X  FilMap  ( F  o.  G ) ) `  B )  =  ( ( X 
FilMap  F ) `  (
( Y  FilMap  G ) `
 B ) ) )

Proof of Theorem fmco
Dummy variables  t 
s  u are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl3 963 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  B  e.  ( fBas `  Z ) )
2 ssfg 17905 . . . . . . . . . . 11  |-  ( B  e.  ( fBas `  Z
)  ->  B  C_  ( Z filGen B ) )
31, 2syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  B  C_  ( Z filGen B ) )
43sseld 3348 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( u  e.  B  ->  u  e.  ( Z
filGen B ) ) )
5 simpl2 962 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  Y  e.  W )
6 simprr 735 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  G : Z --> Y )
7 eqid 2437 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( Z
filGen B )  =  ( Z filGen B )
87imaelfm 17984 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z )  /\  G : Z --> Y )  /\  u  e.  ( Z filGen B ) )  ->  ( G "
u )  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `
 B ) )
98ex 425 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z )  /\  G : Z --> Y )  -> 
( u  e.  ( Z filGen B )  -> 
( G " u
)  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ) )
105, 1, 6, 9syl3anc 1185 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( u  e.  ( Z filGen B )  -> 
( G " u
)  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ) )
114, 10syld 43 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( u  e.  B  ->  ( G " u
)  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ) )
1211imp 420 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z
) )  /\  ( F : Y --> X  /\  G : Z --> Y ) )  /\  u  e.  B )  ->  ( G " u )  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) )
13 imaeq2 5200 . . . . . . . . . . 11  |-  ( t  =  ( G "
u )  ->  ( F " t )  =  ( F " ( G " u ) ) )
14 imaco 5376 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( F  o.  G )
" u )  =  ( F " ( G " u ) )
1513, 14syl6eqr 2487 . . . . . . . . . 10  |-  ( t  =  ( G "
u )  ->  ( F " t )  =  ( ( F  o.  G ) " u
) )
1615sseq1d 3376 . . . . . . . . 9  |-  ( t  =  ( G "
u )  ->  (
( F " t
)  C_  s  <->  ( ( F  o.  G ) " u )  C_  s ) )
1716rspcev 3053 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G " u
)  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B )  /\  (
( F  o.  G
) " u ) 
C_  s )  ->  E. t  e.  (
( Y  FilMap  G ) `
 B ) ( F " t ) 
C_  s )
1817ex 425 . . . . . . 7  |-  ( ( G " u )  e.  ( ( Y 
FilMap  G ) `  B
)  ->  ( (
( F  o.  G
) " u ) 
C_  s  ->  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F " t
)  C_  s )
)
1912, 18syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z
) )  /\  ( F : Y --> X  /\  G : Z --> Y ) )  /\  u  e.  B )  ->  (
( ( F  o.  G ) " u
)  C_  s  ->  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F
" t )  C_  s ) )
2019rexlimdva 2831 . . . . 5  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) "
u )  C_  s  ->  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `
 B ) ( F " t ) 
C_  s ) )
21 elfm 17980 . . . . . . . 8  |-  ( ( Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z )  /\  G : Z --> Y )  -> 
( t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `
 B )  <->  ( t  C_  Y  /\  E. u  e.  B  ( G " u )  C_  t
) ) )
225, 1, 6, 21syl3anc 1185 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `
 B )  <->  ( t  C_  Y  /\  E. u  e.  B  ( G " u )  C_  t
) ) )
23 imass2 5241 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G " u ) 
C_  t  ->  ( F " ( G "
u ) )  C_  ( F " t ) )
2414, 23syl5eqss 3393 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G " u ) 
C_  t  ->  (
( F  o.  G
) " u ) 
C_  ( F "
t ) )
25 sstr2 3356 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  ( F "
t )  ->  (
( F " t
)  C_  s  ->  ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  s ) )
2624, 25syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G " u ) 
C_  t  ->  (
( F " t
)  C_  s  ->  ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  s ) )
2726com12 30 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F " t ) 
C_  s  ->  (
( G " u
)  C_  t  ->  ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  s ) )
2827reximdv 2818 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F " t ) 
C_  s  ->  ( E. u  e.  B  ( G " u ) 
C_  t  ->  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) " u )  C_  s ) )
2928com12 30 . . . . . . . 8  |-  ( E. u  e.  B  ( G " u ) 
C_  t  ->  (
( F " t
)  C_  s  ->  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  s ) )
3029adantl 454 . . . . . . 7  |-  ( ( t  C_  Y  /\  E. u  e.  B  ( G " u ) 
C_  t )  -> 
( ( F "
t )  C_  s  ->  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) " u
)  C_  s )
)
3122, 30syl6bi 221 . . . . . 6  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `
 B )  -> 
( ( F "
t )  C_  s  ->  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) " u
)  C_  s )
) )
3231rexlimdv 2830 . . . . 5  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F " t
)  C_  s  ->  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G
) " u ) 
C_  s ) )
3320, 32impbid 185 . . . 4  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) "
u )  C_  s  <->  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F
" t )  C_  s ) )
3433anbi2d 686 . . 3  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( ( s  C_  X  /\  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) "
u )  C_  s
)  <->  ( s  C_  X  /\  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F " t
)  C_  s )
) )
35 simpl1 961 . . . 4  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  X  e.  V )
36 fco 5601 . . . . 5  |-  ( ( F : Y --> X  /\  G : Z --> Y )  ->  ( F  o.  G ) : Z --> X )
3736adantl 454 . . . 4  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( F  o.  G
) : Z --> X )
38 elfm 17980 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  B  e.  ( fBas `  Z )  /\  ( F  o.  G ) : Z --> X )  -> 
( s  e.  ( ( X  FilMap  ( F  o.  G ) ) `
 B )  <->  ( s  C_  X  /\  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) " u )  C_  s ) ) )
3935, 1, 37, 38syl3anc 1185 . . 3  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( s  e.  ( ( X  FilMap  ( F  o.  G ) ) `
 B )  <->  ( s  C_  X  /\  E. u  e.  B  ( ( F  o.  G ) " u )  C_  s ) ) )
40 fmfil 17977 . . . . . 6  |-  ( ( Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z )  /\  G : Z --> Y )  -> 
( ( Y  FilMap  G ) `  B )  e.  ( Fil `  Y
) )
415, 1, 6, 40syl3anc 1185 . . . . 5  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( ( Y  FilMap  G ) `  B )  e.  ( Fil `  Y
) )
42 filfbas 17881 . . . . 5  |-  ( ( ( Y  FilMap  G ) `
 B )  e.  ( Fil `  Y
)  ->  ( ( Y  FilMap  G ) `  B )  e.  (
fBas `  Y )
)
4341, 42syl 16 . . . 4  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( ( Y  FilMap  G ) `  B )  e.  ( fBas `  Y
) )
44 simprl 734 . . . 4  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  ->  F : Y --> X )
45 elfm 17980 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  ( ( Y  FilMap  G ) `  B )  e.  ( fBas `  Y
)  /\  F : Y
--> X )  ->  (
s  e.  ( ( X  FilMap  F ) `  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) )  <->  ( s  C_  X  /\  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F " t
)  C_  s )
) )
4635, 43, 44, 45syl3anc 1185 . . 3  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( s  e.  ( ( X  FilMap  F ) `
 ( ( Y 
FilMap  G ) `  B
) )  <->  ( s  C_  X  /\  E. t  e.  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ( F " t
)  C_  s )
) )
4734, 39, 463bitr4d 278 . 2  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( s  e.  ( ( X  FilMap  ( F  o.  G ) ) `
 B )  <->  s  e.  ( ( X  FilMap  F ) `  ( ( Y  FilMap  G ) `  B ) ) ) )
4847eqrdv 2435 1  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  Y  e.  W  /\  B  e.  ( fBas `  Z ) )  /\  ( F : Y
--> X  /\  G : Z
--> Y ) )  -> 
( ( X  FilMap  ( F  o.  G ) ) `  B )  =  ( ( X 
FilMap  F ) `  (
( Y  FilMap  G ) `
 B ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 937    = wceq 1653    e. wcel 1726   E.wrex 2707    C_ wss 3321   "cima 4882    o. ccom 4883   -->wf 5451   ` cfv 5455  (class class class)co 6082   fBascfbas 16690   filGencfg 16691   Filcfil 17878    FilMap cfm 17966
This theorem is referenced by:  ufldom  17995  flfcnp  18037
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2418  ax-rep 4321  ax-sep 4331  ax-nul 4339  ax-pow 4378  ax-pr 4404  ax-un 4702
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2286  df-mo 2287  df-clab 2424  df-cleq 2430  df-clel 2433  df-nfc 2562  df-ne 2602  df-nel 2603  df-ral 2711  df-rex 2712  df-reu 2713  df-rab 2715  df-v 2959  df-sbc 3163  df-csb 3253  df-dif 3324  df-un 3326  df-in 3328  df-ss 3335  df-nul 3630  df-if 3741  df-pw 3802  df-sn 3821  df-pr 3822  df-op 3824  df-uni 4017  df-iun 4096  df-br 4214  df-opab 4268  df-mpt 4269  df-id 4499  df-xp 4885  df-rel 4886  df-cnv 4887  df-co 4888  df-dm 4889  df-rn 4890  df-res 4891  df-ima 4892  df-iota 5419  df-fun 5457  df-fn 5458  df-f 5459  df-f1 5460  df-fo 5461  df-f1o 5462  df-fv 5463  df-ov 6085  df-oprab 6086  df-mpt2 6087  df-fbas 16700  df-fg 16701  df-fil 17879  df-fm 17971
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