Imagen inversa de la unión general

Demostrar con Lean4 que
\[ f⁻¹\left[⋃ᵢ Bᵢ\right] = ⋃ᵢ f⁻¹[Bᵢ] \]

Para ello, completar la siguiente teoría de Lean4:

1. Demostración en lenguaje natural

Tenemos que demostrar que, para todo \(x\),
\[ x ∈ f⁻¹\left[⋃ᵢ Bᵢ\right] ↔ x ∈ ⋃ᵢ f⁻¹[Bᵢ] \]
y lo haremos demostrando las dos implicaciones.

(⟹) Supongamos que \(x ∈ f⁻¹\left[⋃ᵢ Bᵢ\right]\). Entonces, por la definición de la imagen inversa,
\[ f(x) ∈ ⋃ᵢ Bᵢ \]
y, por la definición de la unión, existe un \(i\) tal que
\[ f(x) ∈ Bᵢ \]
y, por la definición de la imagen inversa,
\[ x ∈ f⁻¹[Bᵢ] \]
y, por la definición de la unión,
\[ x ∈ ⋃ᵢ f⁻¹[Bᵢ] \]

(⟸) Supongamos que \(x ∈ ⋃ᵢ f⁻¹[Bᵢ]\). Entonces, por la definición de la unión, existe un \(i\) tal que
\[ x ∈ f⁻¹[Bᵢ] \]
y, por la definición de la imagen inversa,
\[ f(x) ∈ Bᵢ \]
y, por la definición de la unión,
\[ f(x) ∈ ⋃ᵢ Bᵢ \]
y, por la definición de la imagen inversa,
\[ x ∈ f⁻¹\left[⋃ᵢ Bᵢ\right] \]

2. Demostraciones con Lean4

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

3. Demostraciones con Isabelle/HOL

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