f⁻¹[A ∪ B] = f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B]

Demostrar con Lean4 que \(f⁻¹[A ∪ B] = f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B]\).

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Tenemos que demostrar que, para todo \(x\),
\[ x ∈ f⁻¹[A ∪ B] ↔ x ∈ f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B] \]
Lo haremos demostrando las dos implicaciones.

(⟹) Supongamos que \(x ∈ f⁻¹[A ∪ B]\). Entonces, \(f(x) ∈ A ∪ B\).
Distinguimos dos casos:

Caso 1: Supongamos que \(f(x) ∈ A\). Entonces, \(x ∈ f⁻¹[A]\) y, por tanto,
\(x ∈ f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B]\).

Caso 2: Supongamos que \(f(x) ∈ B\). Entonces, \(x ∈ f⁻¹[B]\) y, por tanto,
\(x ∈ f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B]\).

(⟸) Supongamos que \(x ∈ f⁻¹[A] ∪ f⁻¹[B]\). Distinguimos dos casos.

Caso 1: Supongamos que \(x ∈ f⁻¹[A]\). Entonces, \(f(x) ∈ A\) y, por tanto,
\(f(x) ∈ A ∪ B\). Luego, \(x ∈ f⁻¹[A ∪ B]\).

Caso 2: Supongamos que \(x ∈ f⁻¹[B]\). Entonces, \(f(x) ∈ B\) y, por tanto,
\(f(x) ∈ A ∪ B\). Luego, \(x ∈ f⁻¹[A ∪ B]\).

2. Demostraciones con Lean4

Se puede interactuar con las demostraciones anteriores en Lean 4 Web.

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

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