Theorem trufil 20980

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 e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> A e. L ) )

Proof of Theorem trufil

Dummy variable x is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ufilfil 20974	. . . 4 |- ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) -> ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) )
2		ufilfil 20974	. . . . 5 |- ( L e. ( UFil ` Y ) -> L e. ( Fil ` Y ) )
3		trfil3 20958	. . . . 5 |- ( ( L e. ( Fil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
4	2, 3	sylan 478	. . . 4 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
5	1, 4	syl5ib 227	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) -> -. ( Y \ A ) e. L ) )
6	4	biimprd 231	. . . . 5 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L -> ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) ) )
7		elpwi 3972	. . . . . . 7 |- ( x e. ~P A -> x C_ A )
8		simpll 765	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> L e. ( UFil ` Y ) )
9		simpr 467	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> x C_ A )
10		simplr 767	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> A C_ Y )
11	9, 10	sstrd 3454	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> x C_ Y )
12		ufilss 20975	. . . . . . . . 9 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ x C_ Y ) -> ( x e. L \/ ( Y \ x ) e. L ) )
13	8, 11, 12	syl2anc 671	. . . . . . . 8 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. L \/ ( Y \ x ) e. L ) )
14		id 22	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A C_ Y -> A C_ Y )
15		elfvdm 5918	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( L e. ( UFil ` Y ) -> Y e. dom UFil )
16		ssexg 4565	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A C_ Y /\ Y e. dom UFil ) -> A e. _V )
17	14, 15, 16	syl2anr 485	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> A e. _V )
18		elrestr 15382	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A e. _V /\ x e. L ) -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) )
19	18	3expia 1217	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A e. _V ) -> ( x e. L -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) ) )
20	17, 19	syldan 477	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( x e. L -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) ) )
21	20	adantr 471	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. L -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) ) )
22		df-ss 3430	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x C_ A <-> ( x i^i A ) = x )
23	9, 22	sylib 201	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x i^i A ) = x )
24	23	eleq1d 2524	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) <-> x e. ( L ↾t A ) ) )
25	21, 24	sylibd 222	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. L -> x e. ( L ↾t A ) ) )
26		indif1 3699	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( Y \ x ) i^i A ) = ( ( Y i^i A ) \ x )
27		simplr 767	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> A C_ Y )
28		dfss1 3649	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A C_ Y <-> ( Y i^i A ) = A )
29	27, 28	sylib 201	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( Y i^i A ) = A )
30	29	difeq1d 3562	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( ( Y i^i A ) \ x ) = ( A \ x ) )
31	26, 30	syl5eq 2508	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( ( Y \ x ) i^i A ) = ( A \ x ) )
32		simpll 765	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> L e. ( UFil ` Y ) )
33	17	adantr 471	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> A e. _V )
34		simprr 771	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( Y \ x ) e. L )
35		elrestr 15382	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A e. _V /\ ( Y \ x ) e. L ) -> ( ( Y \ x ) i^i A ) e. ( L ↾t A ) )
36	32, 33, 34, 35	syl3anc 1276	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( ( Y \ x ) i^i A ) e. ( L ↾t A ) )
37	31, 36	eqeltrrd 2541	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) )
38	37	expr 624	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( ( Y \ x ) e. L -> ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) )
39	25, 38	orim12d 854	. . . . . . . 8 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( ( x e. L \/ ( Y \ x ) e. L ) -> ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) ) )
40	13, 39	mpd 15	. . . . . . 7 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) )
41	7, 40	sylan2 481	. . . . . 6 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x e. ~P A ) -> ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) )
42	41	ralrimiva 2814	. . . . 5 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> A. x e. ~P A ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) )
43	6, 42	jctird 551	. . . 4 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L -> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) /\ A. x e. ~P A ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) ) ) )
44		isufil 20973	. . . 4 |- ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) /\ A. x e. ~P A ( x e. ( L ↾t A ) \/ ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) ) ) )
45	43, 44	syl6ibr 235	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L -> ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) ) )
46	5, 45	impbid 195	. 2 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
47		ufilb 20976	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. A e. L <-> ( Y \ A ) e. L ) )
48	47	con1bid 336	. 2 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L <-> A e. L ) )
49	46, 48	bitrd 261	1 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> A e. L ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   <-> wb 189   \/ wo 374   /\ wa 375   = wceq 1455   e. wcel 1898   A.wral 2749   _Vcvv 3057   \ cdif 3413   i^i cin 3415   C_ wss 3416   ~Pcpw 3963   dom cdm 4856   ` cfv 5605  (class class class)co 6320   ↾_t crest 15374   Filcfil 20915   UFilcufil 20969

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1680  ax-4 1693  ax-5 1769  ax-6 1816  ax-7 1862  ax-8 1900  ax-9 1907  ax-10 1926  ax-11 1931  ax-12 1944  ax-13 2102  ax-ext 2442  ax-rep 4531  ax-sep 4541  ax-nul 4550  ax-pow 4598  ax-pr 4656  ax-un 6615

This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 376  df-an 377  df-3an 993  df-tru 1458  df-ex 1675  df-nf 1679  df-sb 1809  df-eu 2314  df-mo 2315  df-clab 2449  df-cleq 2455  df-clel 2458  df-nfc 2592  df-ne 2635  df-nel 2636  df-ral 2754  df-rex 2755  df-reu 2756  df-rab 2758  df-v 3059  df-sbc 3280  df-csb 3376  df-dif 3419  df-un 3421  df-in 3423  df-ss 3430  df-nul 3744  df-if 3894  df-pw 3965  df-sn 3981  df-pr 3983  df-op 3987  df-uni 4213  df-iun 4294  df-br 4419  df-opab 4478  df-mpt 4479  df-id 4771  df-xp 4862  df-rel 4863  df-cnv 4864  df-co 4865  df-dm 4866  df-rn 4867  df-res 4868  df-ima 4869  df-iota 5569  df-fun 5607  df-fn 5608  df-f 5609  df-f1 5610  df-fo 5611  df-f1o 5612  df-fv 5613  df-ov 6323  df-oprab 6324  df-mpt2 6325  df-1st 6825  df-2nd 6826  df-rest 15376  df-fbas 19022  df-fg 19023  df-fil 20916  df-ufil 20971

This theorem is referenced by:  ssufl  20988