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Theorem trufil 20389
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 )  ->  (
( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  <->  A  e.  L ) )

Proof of Theorem trufil
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ufilfil 20383 . . . 4  |-  ( ( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  ->  ( Lt  A )  e.  ( Fil `  A ) )
2 ufilfil 20383 . . . . 5  |-  ( L  e.  ( UFil `  Y
)  ->  L  e.  ( Fil `  Y ) )
3 trfil3 20367 . . . . 5  |-  ( ( L  e.  ( Fil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
( Lt  A )  e.  ( Fil `  A )  <->  -.  ( Y  \  A
)  e.  L ) )
42, 3sylan 471 . . . 4  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
( Lt  A )  e.  ( Fil `  A )  <->  -.  ( Y  \  A
)  e.  L ) )
51, 4syl5ib 219 . . 3  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  ->  -.  ( Y  \  A )  e.  L
) )
64biimprd 223 . . . . 5  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  ( -.  ( Y  \  A
)  e.  L  -> 
( Lt  A )  e.  ( Fil `  A ) ) )
7 elpwi 4006 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ~P A  ->  x  C_  A )
8 simpll 753 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  L  e.  ( UFil `  Y )
)
9 simpr 461 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  x  C_  A
)
10 simplr 755 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  A  C_  Y
)
119, 10sstrd 3499 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  x  C_  Y
)
12 ufilss 20384 . . . . . . . . 9  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  x  C_  Y )  ->  (
x  e.  L  \/  ( Y  \  x
)  e.  L ) )
138, 11, 12syl2anc 661 . . . . . . . 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 5882 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( L  e.  ( UFil `  Y
)  ->  Y  e.  dom  UFil )
16 ssexg 4583 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  C_  Y  /\  Y  e.  dom  UFil )  ->  A  e.  _V )
1714, 15, 16syl2anr 478 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  A  e.  _V )
18 elrestr 14808 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  e.  _V  /\  x  e.  L )  ->  (
x  i^i  A )  e.  ( Lt  A ) )
19183expia 1199 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  e.  _V )  ->  (
x  e.  L  -> 
( x  i^i  A
)  e.  ( Lt  A ) ) )
2017, 19syldan 470 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
x  e.  L  -> 
( x  i^i  A
)  e.  ( Lt  A ) ) )
2120adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( x  e.  L  ->  ( x  i^i  A )  e.  ( Lt  A ) ) )
22 df-ss 3475 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x 
C_  A  <->  ( x  i^i  A )  =  x )
239, 22sylib 196 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( x  i^i  A )  =  x )
2423eleq1d 2512 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( (
x  i^i  A )  e.  ( Lt  A )  <->  x  e.  ( Lt  A ) ) )
2521, 24sylibd 214 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( x  e.  L  ->  x  e.  ( Lt  A ) ) )
26 indif1 3727 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( Y  \  x )  i^i  A )  =  ( ( Y  i^i  A )  \  x )
27 simplr 755 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  A  C_  Y )
28 dfss1 3688 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A 
C_  Y  <->  ( Y  i^i  A )  =  A )
2927, 28sylib 196 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  ( Y  i^i  A )  =  A )
3029difeq1d 3606 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  (
( Y  i^i  A
)  \  x )  =  ( A  \  x ) )
3126, 30syl5eq 2496 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  (
( Y  \  x
)  i^i  A )  =  ( A  \  x ) )
32 simpll 753 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  L  e.  ( UFil `  Y
) )
3317adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  A  e.  _V )
34 simprr 757 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  ( Y  \  x )  e.  L )
35 elrestr 14808 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  e.  _V  /\  ( Y 
\  x )  e.  L )  ->  (
( Y  \  x
)  i^i  A )  e.  ( Lt  A ) )
3632, 33, 34, 35syl3anc 1229 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  (
( Y  \  x
)  i^i  A )  e.  ( Lt  A ) )
3731, 36eqeltrrd 2532 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  ( x  C_  A  /\  ( Y  \  x )  e.  L
) )  ->  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) )
3837expr 615 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( ( Y  \  x )  e.  L  ->  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) )
3925, 38orim12d 838 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( (
x  e.  L  \/  ( Y  \  x
)  e.  L )  ->  ( x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) ) )
4013, 39mpd 15 . . . . . . 7  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  C_  A
)  ->  ( x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) )
417, 40sylan2 474 . . . . . 6  |-  ( ( ( L  e.  (
UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  /\  x  e.  ~P A )  ->  (
x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A 
\  x )  e.  ( Lt  A ) ) )
4241ralrimiva 2857 . . . . 5  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  A. x  e.  ~P  A ( x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) )
436, 42jctird 544 . . . 4  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  ( -.  ( Y  \  A
)  e.  L  -> 
( ( Lt  A )  e.  ( Fil `  A
)  /\  A. x  e.  ~P  A ( x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) ) ) )
44 isufil 20382 . . . 4  |-  ( ( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  <->  ( ( Lt  A )  e.  ( Fil `  A )  /\  A. x  e. 
~P  A ( x  e.  ( Lt  A )  \/  ( A  \  x )  e.  ( Lt  A ) ) ) )
4543, 44syl6ibr 227 . . 3  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  ( -.  ( Y  \  A
)  e.  L  -> 
( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )
) )
465, 45impbid 191 . 2  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  <->  -.  ( Y  \  A
)  e.  L ) )
47 ufilb 20385 . . 3  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  ( -.  A  e.  L  <->  ( Y  \  A )  e.  L ) )
4847con1bid 330 . 2  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  ( -.  ( Y  \  A
)  e.  L  <->  A  e.  L ) )
4946, 48bitrd 253 1  |-  ( ( L  e.  ( UFil `  Y )  /\  A  C_  Y )  ->  (
( Lt  A )  e.  (
UFil `  A )  <->  A  e.  L ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    \/ wo 368    /\ wa 369    = wceq 1383    e. wcel 1804   A.wral 2793   _Vcvv 3095    \ cdif 3458    i^i cin 3460    C_ wss 3461   ~Pcpw 3997   dom cdm 4989   ` cfv 5578  (class class class)co 6281   ↾t crest 14800   Filcfil 20324   UFilcufil 20378
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1605  ax-4 1618  ax-5 1691  ax-6 1734  ax-7 1776  ax-8 1806  ax-9 1808  ax-10 1823  ax-11 1828  ax-12 1840  ax-13 1985  ax-ext 2421  ax-rep 4548  ax-sep 4558  ax-nul 4566  ax-pow 4615  ax-pr 4676  ax-un 6577
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 976  df-tru 1386  df-ex 1600  df-nf 1604  df-sb 1727  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2593  df-ne 2640  df-nel 2641  df-ral 2798  df-rex 2799  df-reu 2800  df-rab 2802  df-v 3097  df-sbc 3314  df-csb 3421  df-dif 3464  df-un 3466  df-in 3468  df-ss 3475  df-nul 3771  df-if 3927  df-pw 3999  df-sn 4015  df-pr 4017  df-op 4021  df-uni 4235  df-iun 4317  df-br 4438  df-opab 4496  df-mpt 4497  df-id 4785  df-xp 4995  df-rel 4996  df-cnv 4997  df-co 4998  df-dm 4999  df-rn 5000  df-res 5001  df-ima 5002  df-iota 5541  df-fun 5580  df-fn 5581  df-f 5582  df-f1 5583  df-fo 5584  df-f1o 5585  df-fv 5586  df-ov 6284  df-oprab 6285  df-mpt2 6286  df-1st 6785  df-2nd 6786  df-rest 14802  df-fbas 18395  df-fg 18396  df-fil 20325  df-ufil 20380
This theorem is referenced by:  ssufl  20397
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