Theorem trufil 20705

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 20699	. . . 4 |- ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) -> ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) )
2		ufilfil 20699	. . . . 5 |- ( L e. ( UFil ` Y ) -> L e. ( Fil ` Y ) )
3		trfil3 20683	. . . . 5 |- ( ( L e. ( Fil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
4	2, 3	sylan 471	. . . 4 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
5	1, 4	syl5ib 221	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) -> -. ( Y \ A ) e. L ) )
6	4	biimprd 225	. . . . 5 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L -> ( L ↾t A ) e. ( Fil ` A ) ) )
7		elpwi 3966	. . . . . . 7 |- ( x e. ~P A -> x C_ A )
8		simpll 754	. . . . . . . . 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 756	. . . . . . . . . 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 20700	. . . . . . . . 9 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ x C_ Y ) -> ( x e. L \/ ( Y \ x ) e. L ) )
13	8, 11, 12	syl2anc 661	. . . . . . . 8 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. L \/ ( Y \ x ) e. L ) )
14		id 23	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A C_ Y -> A C_ Y )
15		elfvdm 5877	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( L e. ( UFil ` Y ) -> Y e. dom UFil )
16		ssexg 4542	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A C_ Y /\ Y e. dom UFil ) -> A e. _V )
17	14, 15, 16	syl2anr 478	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> A e. _V )
18		elrestr 15045	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A e. _V /\ x e. L ) -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) )
19	18	3expia 1201	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A e. _V ) -> ( x e. L -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) ) )
20	17, 19	syldan 470	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( x e. L -> ( x i^i A ) e. ( L ↾t A ) ) )
21	20	adantr 465	. . . . . . . . . 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 198	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x i^i A ) = x )
24	23	eleq1d 2473	. . . . . . . . . 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 216	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ x C_ A ) -> ( x e. L -> x e. ( L ↾t A ) ) )
26		indif1 3696	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( Y \ x ) i^i A ) = ( ( Y i^i A ) \ x )
27		simplr 756	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> A C_ Y )
28		dfss1 3646	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A C_ Y <-> ( Y i^i A ) = A )
29	27, 28	sylib 198	. . . . . . . . . . . . 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 2457	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( ( Y \ x ) i^i A ) = ( A \ x ) )
32		simpll 754	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> L e. ( UFil ` Y ) )
33	17	adantr 465	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> A e. _V )
34		simprr 760	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( Y \ x ) e. L )
35		elrestr 15045	. . . . . . . . . . . 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 1232	. . . . . . . . . . 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 2493	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) /\ ( x C_ A /\ ( Y \ x ) e. L ) ) -> ( A \ x ) e. ( L ↾t A ) )
38	37	expr 615	. . . . . . . . 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 841	. . . . . . . 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 474	. . . . . 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 2820	. . . . 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 544	. . . 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 20698	. . . 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 229	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L -> ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) ) )
46	5, 45	impbid 192	. 2 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> -. ( Y \ A ) e. L ) )
47		ufilb 20701	. . 3 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. A e. L <-> ( Y \ A ) e. L ) )
48	47	con1bid 330	. 2 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( -. ( Y \ A ) e. L <-> A e. L ) )
49	46, 48	bitrd 255	1 |- ( ( L e. ( UFil ` Y ) /\ A C_ Y ) -> ( ( L ↾t A ) e. ( UFil ` A ) <-> A e. L ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   <-> wb 186   \/ wo 368   /\ wa 369   = wceq 1407   e. wcel 1844   A.wral 2756   _Vcvv 3061   \ cdif 3413   i^i cin 3415   C_ wss 3416   ~Pcpw 3957   dom cdm 4825   ` cfv 5571  (class class class)co 6280   ↾_t crest 15037   Filcfil 20640   UFilcufil 20694

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1641  ax-4 1654  ax-5 1727  ax-6 1773  ax-7 1816  ax-8 1846  ax-9 1848  ax-10 1863  ax-11 1868  ax-12 1880  ax-13 2028  ax-ext 2382  ax-rep 4509  ax-sep 4519  ax-nul 4527  ax-pow 4574  ax-pr 4632  ax-un 6576

This theorem depends on definitions:  df-bi 187  df-or 370  df-an 371  df-3an 978  df-tru 1410  df-ex 1636  df-nf 1640  df-sb 1766  df-eu 2244  df-mo 2245  df-clab 2390  df-cleq 2396  df-clel 2399  df-nfc 2554  df-ne 2602  df-nel 2603  df-ral 2761  df-rex 2762  df-reu 2763  df-rab 2765  df-v 3063  df-sbc 3280  df-csb 3376  df-dif 3419  df-un 3421  df-in 3423  df-ss 3430  df-nul 3741  df-if 3888  df-pw 3959  df-sn 3975  df-pr 3977  df-op 3981  df-uni 4194  df-iun 4275  df-br 4398  df-opab 4456  df-mpt 4457  df-id 4740  df-xp 4831  df-rel 4832  df-cnv 4833  df-co 4834  df-dm 4835  df-rn 4836  df-res 4837  df-ima 4838  df-iota 5535  df-fun 5573  df-fn 5574  df-f 5575  df-f1 5576  df-fo 5577  df-f1o 5578  df-fv 5579  df-ov 6283  df-oprab 6284  df-mpt2 6285  df-1st 6786  df-2nd 6787  df-rest 15039  df-fbas 18738  df-fg 18739  df-fil 20641  df-ufil 20696

This theorem is referenced by:  ssufl  20713