Theorem fmptcof2 28255

Description: Composition of two functions expressed as ordered-pair class abstractions. (Contributed by FL, 21-Jun-2012.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Jul-2014.) (Revised by Thierry Arnoux, 10-May-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
fmptcof2.x	|- F/_ x S
fmptcof2.y	|- F/_ y T
fmptcof2.1	|- F/_ x A
fmptcof2.2	|- F/_ x B
fmptcof2.3	|- F/ x ph
fmptcof2.4	|- ( ph -> A. x e. A R e. B )
fmptcof2.5	|- ( ph -> F = ( x e. A |-> R ) )
fmptcof2.6	|- ( ph -> G = ( y e. B |-> S ) )
fmptcof2.7	|- ( y = R -> S = T )

Assertion

Ref	Expression
fmptcof2	|- ( ph -> ( G o. F ) = ( x e. A |-> T ) )

Distinct variable groups:   x, y   y, B   y, R

Allowed substitution hints:   ph( x, y)   A( x, y)   B( x)   R( x)   S( x, y)   T( x, y)   F( x, y)   G( x, y)

Proof of Theorem fmptcof2

Dummy variables v u w z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		relco 5350	. 2 |- Rel ( G o. F )
2		funmpt 5635	. . 3 |- Fun ( x e. A |-> T )
3		funrel 5616	. . 3 |- ( Fun ( x e. A |-> T ) -> Rel ( x e. A |-> T ) )
4	2, 3	ax-mp 5	. 2 |- Rel ( x e. A |-> T )
5		fmptcof2.3	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/ x ph
6		fmptcof2.1	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x A
7		fmptcof2.2	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x B
8		fmptcof2.4	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> A. x e. A R e. B )
9	8	r19.21bi 2795	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> R e. B )
10		eqid 2423	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x e. A |-> R ) = ( x e. A |-> R )
11	5, 6, 7, 9, 10	fmptdF 28251	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( x e. A |-> R ) : A --> B )
12		fmptcof2.5	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> F = ( x e. A |-> R ) )
13	12	feq1d 5730	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( F : A --> B <-> ( x e. A |-> R ) : A --> B ) )
14	11, 13	mpbird 236	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> F : A --> B )
15		ffun 5746	. . . . . . . . . . 11 |- ( F : A --> B -> Fun F )
16	14, 15	syl 17	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> Fun F )
17		funbrfv 5917	. . . . . . . . . . 11 |- ( Fun F -> ( z F u -> ( F ` z ) = u ) )
18	17	imp 431	. . . . . . . . . 10 |- ( ( Fun F /\ z F u ) -> ( F ` z ) = u )
19	16, 18	sylan 474	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ z F u ) -> ( F ` z ) = u )
20	19	eqcomd 2431	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ z F u ) -> u = ( F ` z ) )
21	20	a1d 27	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ z F u ) -> ( u G w -> u = ( F ` z ) ) )
22	21	expimpd 607	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( z F u /\ u G w ) -> u = ( F ` z ) ) )
23	22	pm4.71rd 640	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( z F u /\ u G w ) <-> ( u = ( F ` z ) /\ ( z F u /\ u G w ) ) ) )
24	23	exbidv 1759	. . . 4 |- ( ph -> ( E. u ( z F u /\ u G w ) <-> E. u ( u = ( F ` z ) /\ ( z F u /\ u G w ) ) ) )
25		fvex 5889	. . . . . 6 |- ( F ` z ) e. _V
26		breq2 4425	. . . . . . 7 |- ( u = ( F ` z ) -> ( z F u <-> z F ( F ` z ) ) )
27		breq1 4424	. . . . . . 7 |- ( u = ( F ` z ) -> ( u G w <-> ( F ` z ) G w ) )
28	26, 27	anbi12d 716	. . . . . 6 |- ( u = ( F ` z ) -> ( ( z F u /\ u G w ) <-> ( z F ( F ` z ) /\ ( F ` z ) G w ) ) )
29	25, 28	ceqsexv 3119	. . . . 5 |- ( E. u ( u = ( F ` z ) /\ ( z F u /\ u G w ) ) <-> ( z F ( F ` z ) /\ ( F ` z ) G w ) )
30		funfvbrb 6008	. . . . . . . . 9 |- ( Fun F -> ( z e. dom F <-> z F ( F ` z ) ) )
31	16, 30	syl 17	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( z e. dom F <-> z F ( F ` z ) ) )
32		fdm 5748	. . . . . . . . . 10 |- ( F : A --> B -> dom F = A )
33	14, 32	syl 17	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> dom F = A )
34	33	eleq2d 2493	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( z e. dom F <-> z e. A ) )
35	31, 34	bitr3d 259	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( z F ( F ` z ) <-> z e. A ) )
36	12	fveq1d 5881	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( F ` z ) = ( ( x e. A |-> R ) ` z ) )
37		fmptcof2.6	. . . . . . . 8 |- ( ph -> G = ( y e. B |-> S ) )
38		eqidd 2424	. . . . . . . 8 |- ( ph -> w = w )
39	36, 37, 38	breq123d 4435	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( ( F ` z ) G w <-> ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w ) )
40	35, 39	anbi12d 716	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( z F ( F ` z ) /\ ( F ` z ) G w ) <-> ( z e. A /\ ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w ) ) )
41	6	nfcri 2578	. . . . . . . . . 10 |- F/ x z e. A
42		nffvmpt1 5887	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x ( ( x e. A |-> R ) ` z )
43		fmptcof2.x	. . . . . . . . . . . . . 14 |- F/_ x S
44	7, 43	nfmpt 4510	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x ( y e. B |-> S )
45		nfcv 2585	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x w
46	42, 44, 45	nfbr 4466	. . . . . . . . . . . 12 |- F/ x ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w
47		nfcsb1v 3412	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/_ x [_ z / x ]_ T
48	47	nfeq2 2602	. . . . . . . . . . . 12 |- F/ x w = [_ z / x ]_ T
49	46, 48	nfbi 1991	. . . . . . . . . . 11 |- F/ x ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T )
50	5, 49	nfim 1977	. . . . . . . . . 10 |- F/ x ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) )
51	41, 50	nfim 1977	. . . . . . . . 9 |- F/ x ( z e. A -> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) ) )
52		eleq1 2495	. . . . . . . . . 10 |- ( x = z -> ( x e. A <-> z e. A ) )
53		fveq2 5879	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = z -> ( ( x e. A |-> R ) ` x ) = ( ( x e. A |-> R ) ` z ) )
54	53	breq1d 4431	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = z -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w ) )
55		csbeq1a 3405	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = z -> T = [_ z / x ]_ T )
56	55	eqeq2d 2437	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = z -> ( w = T <-> w = [_ z / x ]_ T ) )
57	54, 56	bibi12d 323	. . . . . . . . . . 11 |- ( x = z -> ( ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = T ) <-> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) ) )
58	57	imbi2d 318	. . . . . . . . . 10 |- ( x = z -> ( ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = T ) ) <-> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) ) ) )
59	52, 58	imbi12d 322	. . . . . . . . 9 |- ( x = z -> ( ( x e. A -> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = T ) ) ) <-> ( z e. A -> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) ) ) ) )
60		vex 3085	. . . . . . . . . . . 12 |- w e. _V
61		nfv 1752	. . . . . . . . . . . . . 14 |- F/ y R e. B
62		nfcv 2585	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- F/_ y w
63		fmptcof2.y	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- F/_ y T
64	62, 63	nfeq 2596	. . . . . . . . . . . . . 14 |- F/ y w = T
65	61, 64	nfan 1985	. . . . . . . . . . . . 13 |- F/ y ( R e. B /\ w = T )
66		simpl 459	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> y = R )
67	66	eleq1d 2492	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> ( y e. B <-> R e. B ) )
68		simpr 463	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> u = w )
69		fmptcof2.7	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( y = R -> S = T )
70	69	adantr 467	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> S = T )
71	68, 70	eqeq12d 2445	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> ( u = S <-> w = T ) )
72	67, 71	anbi12d 716	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( y = R /\ u = w ) -> ( ( y e. B /\ u = S ) <-> ( R e. B /\ w = T ) ) )
73		df-mpt 4482	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( y e. B |-> S ) = { <. y , u >. | ( y e. B /\ u = S ) }
74	65, 72, 73	brabgaf 28212	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( R e. B /\ w e. _V ) -> ( R ( y e. B |-> S ) w <-> ( R e. B /\ w = T ) ) )
75	9, 60, 74	sylancl 667	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> ( R ( y e. B |-> S ) w <-> ( R e. B /\ w = T ) ) )
76		simpr 463	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> x e. A )
77	6	fvmpt2f 5963	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( x e. A /\ R e. B ) -> ( ( x e. A |-> R ) ` x ) = R )
78	76, 9, 77	syl2anc 666	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> ( ( x e. A |-> R ) ` x ) = R )
79	78	breq1d 4431	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> R ( y e. B |-> S ) w ) )
80	9	biantrurd 511	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> ( w = T <-> ( R e. B /\ w = T ) ) )
81	75, 79, 80	3bitr4d 289	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ x e. A ) -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = T ) )
82	81	expcom 437	. . . . . . . . 9 |- ( x e. A -> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` x ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = T ) ) )
83	51, 59, 82	chvar 2068	. . . . . . . 8 |- ( z e. A -> ( ph -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) ) )
84	83	impcom 432	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ z e. A ) -> ( ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w <-> w = [_ z / x ]_ T ) )
85	84	pm5.32da 646	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( z e. A /\ ( ( x e. A |-> R ) ` z ) ( y e. B |-> S ) w ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) ) )
86	40, 85	bitrd 257	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( z F ( F ` z ) /\ ( F ` z ) G w ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) ) )
87	29, 86	syl5bb 261	. . . 4 |- ( ph -> ( E. u ( u = ( F ` z ) /\ ( z F u /\ u G w ) ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) ) )
88	24, 87	bitrd 257	. . 3 |- ( ph -> ( E. u ( z F u /\ u G w ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) ) )
89		vex 3085	. . . 4 |- z e. _V
90	89, 60	opelco 5023	. . 3 |- ( <. z , w >. e. ( G o. F ) <-> E. u ( z F u /\ u G w ) )
91		df-mpt 4482	. . . . 5 |- ( x e. A |-> T ) = { <. x , v >. | ( x e. A /\ v = T ) }
92	91	eleq2i 2501	. . . 4 |- ( <. z , w >. e. ( x e. A |-> T ) <-> <. z , w >. e. { <. x , v >. | ( x e. A /\ v = T ) } )
93	47	nfeq2 2602	. . . . . 6 |- F/ x v = [_ z / x ]_ T
94	41, 93	nfan 1985	. . . . 5 |- F/ x ( z e. A /\ v = [_ z / x ]_ T )
95		nfv 1752	. . . . 5 |- F/ v ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T )
96	55	eqeq2d 2437	. . . . . 6 |- ( x = z -> ( v = T <-> v = [_ z / x ]_ T ) )
97	52, 96	anbi12d 716	. . . . 5 |- ( x = z -> ( ( x e. A /\ v = T ) <-> ( z e. A /\ v = [_ z / x ]_ T ) ) )
98		eqeq1 2427	. . . . . 6 |- ( v = w -> ( v = [_ z / x ]_ T <-> w = [_ z / x ]_ T ) )
99	98	anbi2d 709	. . . . 5 |- ( v = w -> ( ( z e. A /\ v = [_ z / x ]_ T ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) ) )
100	94, 95, 89, 60, 97, 99	opelopabf 4743	. . . 4 |- ( <. z , w >. e. { <. x , v >. | ( x e. A /\ v = T ) } <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) )
101	92, 100	bitri 253	. . 3 |- ( <. z , w >. e. ( x e. A |-> T ) <-> ( z e. A /\ w = [_ z / x ]_ T ) )
102	88, 90, 101	3bitr4g 292	. 2 |- ( ph -> ( <. z , w >. e. ( G o. F ) <-> <. z , w >. e. ( x e. A |-> T ) ) )
103	1, 4, 102	eqrelrdv 4948	1 |- ( ph -> ( G o. F ) = ( x e. A |-> T ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 188   /\ wa 371   = wceq 1438   E.wex 1660   F/wnf 1664   e. wcel 1869   F/_wnfc 2571   A.wral 2776   _Vcvv 3082   [_csb 3396   <.cop 4003   class class class wbr 4421   {copab 4479   |-> cmpt 4480   dom cdm 4851   o. ccom 4855   Rel wrel 4856   Fun wfun 5593   -->wf 5595   ` cfv 5599

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1666  ax-4 1679  ax-5 1749  ax-6 1795  ax-7 1840  ax-9 1873  ax-10 1888  ax-11 1893  ax-12 1906  ax-13 2054  ax-ext 2401  ax-sep 4544  ax-nul 4553  ax-pr 4658

This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3an 985  df-tru 1441  df-fal 1444  df-ex 1661  df-nf 1665  df-sb 1788  df-eu 2270  df-mo 2271  df-clab 2409  df-cleq 2415  df-clel 2418  df-nfc 2573  df-ne 2621  df-ral 2781  df-rex 2782  df-rab 2785  df-v 3084  df-sbc 3301  df-csb 3397  df-dif 3440  df-un 3442  df-in 3444  df-ss 3451  df-nul 3763  df-if 3911  df-sn 3998  df-pr 4000  df-op 4004  df-uni 4218  df-br 4422  df-opab 4481  df-mpt 4482  df-id 4766  df-xp 4857  df-rel 4858  df-cnv 4859  df-co 4860  df-dm 4861  df-rn 4862  df-res 4863  df-ima 4864  df-iota 5563  df-fun 5601  df-fn 5602  df-f 5603  df-fv 5607

This theorem is referenced by:  esumf1o  28873