Imagen de la interseccion general mediante aplicaciones inyectivas

Demostrar con Lean4 que si \(f\) es inyectiva, entonces
\[⋂ᵢf[Aᵢ] ⊆ f\left[⋂ᵢAᵢ\right] \]

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Sea \(y ∈ ⋂ᵢf[Aᵢ]\). Entonces,
\begin{align}
& (∀i ∈ I)y ∈ f[Aᵢ] \tag{1} \\
& y ∈ f[Aᵢ]
\end{align}
Por tanto, existe un \(x ∈ Aᵢ\) tal que
\[ f(x) = y \tag{2} \]

Veamos que \(x ∈ ⋂ᵢAᵢ\). Para ello, sea \(j ∈ I\). Por (1),
\[ y ∈ f[Aⱼ] \]
Luego, existe un \(z\) tal que
\begin{align}
&z ∈ Aⱼ \tag{3} \\
&f(z) = y
\end{align}
Pot (2),
\[ f(x) = f(z) \]
y, por ser \(f\) inyectiva,
\[ x = z \]
y, por (3),
\[ x ∈ Aⱼ \]

Puesto que \(x ∈ ⋂ᵢAᵢ\) se tiene que \(f(x) ∈ f\left[⋂ᵢAᵢ\right]\) y, por (2), \(y ∈ f\left[⋂ᵢAᵢ\right]\).

2. Demostraciones con Lean4

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

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

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