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Theorem infil 17485
Description: The intersection of two filters is a filter. Use fiint 7066 to extend this property to the intersection of a finite set of filters. Paragraph 3 of [BourbakiTop1] p. I.36. (Contributed by FL, 17-Sep-2007.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
infil  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
) )

Proof of Theorem infil
StepHypRef Expression
1 inss1 3331 . . . 4  |-  ( F  i^i  G )  C_  F
2 filsspw 17473 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  F  C_  ~P X )
32adantr 453 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  F  C_ 
~P X )
41, 3syl5ss 3132 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  C_  ~P X )
5 0nelfil 17471 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  -.  (/)  e.  F
)
65adantr 453 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  -.  (/) 
e.  F )
71sseli 3118 . . . 4  |-  ( (/)  e.  ( F  i^i  G
)  ->  (/)  e.  F
)
86, 7nsyl 115 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  -.  (/) 
e.  ( F  i^i  G ) )
9 filtop 17477 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  F )
109adantr 453 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  F )
11 filtop 17477 . . . . 5  |-  ( G  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  G )
1211adantl 454 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  G )
13 elin 3300 . . . 4  |-  ( X  e.  ( F  i^i  G )  <->  ( X  e.  F  /\  X  e.  G ) )
1410, 12, 13sylanbrc 648 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  ( F  i^i  G
) )
154, 8, 143jca 1137 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  (
( F  i^i  G
)  C_  ~P X  /\  -.  (/)  e.  ( F  i^i  G )  /\  X  e.  ( F  i^i  G ) ) )
16 simpll 733 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  F  e.  ( Fil `  X ) )
17 simpr2 967 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  ( F  i^i  G ) )
181sseli 3118 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  y  e.  F )
1917, 18syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  F )
20 simpr1 966 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  ~P X
)
21 elpwi 3574 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  ~P X  ->  x  C_  X )
2220, 21syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  C_  X )
23 simpr3 968 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  C_  x )
24 filss 17475 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  F  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  F )
2516, 19, 22, 23, 24syl13anc 1189 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  F )
26 simplr 734 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  G  e.  ( Fil `  X ) )
27 inss2 3332 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  i^i  G )  C_  G
2827sseli 3118 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  y  e.  G )
2917, 28syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  G )
30 filss 17475 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  G  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  G )
3126, 29, 22, 23, 30syl13anc 1189 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  G )
32 elin 3300 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( F  i^i  G )  <->  ( x  e.  F  /\  x  e.  G ) )
3325, 31, 32sylanbrc 648 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) )
34333exp2 1174 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  (
x  e.  ~P X  ->  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  ( y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) ) ) )
3534imp 420 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  x  e. 
~P X )  -> 
( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  ( y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) ) )
3635rexlimdv 2637 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  x  e. 
~P X )  -> 
( E. y  e.  ( F  i^i  G
) y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) )
3736ralrimiva 2597 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  A. x  e.  ~P  X ( E. y  e.  ( F  i^i  G ) y 
C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G
) ) )
38 simpl 445 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  F  e.  ( Fil `  X
) )
391sseli 3118 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( F  i^i  G )  ->  x  e.  F )
4039, 18anim12i 551 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G ) )  -> 
( x  e.  F  /\  y  e.  F
) )
41 filin 17476 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  F  /\  y  e.  F )  ->  (
x  i^i  y )  e.  F )
42413expb 1157 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  e.  F  /\  y  e.  F )
)  ->  ( x  i^i  y )  e.  F
)
4338, 40, 42syl2an 465 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  F )
44 simpr 449 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  G  e.  ( Fil `  X
) )
4527sseli 3118 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( F  i^i  G )  ->  x  e.  G )
4645, 28anim12i 551 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G ) )  -> 
( x  e.  G  /\  y  e.  G
) )
47 filin 17476 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  G  /\  y  e.  G )  ->  (
x  i^i  y )  e.  G )
48473expb 1157 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  e.  G  /\  y  e.  G )
)  ->  ( x  i^i  y )  e.  G
)
4944, 46, 48syl2an 465 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  G )
50 elin 3300 . . . 4  |-  ( ( x  i^i  y )  e.  ( F  i^i  G )  <->  ( ( x  i^i  y )  e.  F  /\  ( x  i^i  y )  e.  G ) )
5143, 49, 50sylanbrc 648 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  ( F  i^i  G ) )
5251ralrimivva 2606 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  A. x  e.  ( F  i^i  G
) A. y  e.  ( F  i^i  G
) ( x  i^i  y )  e.  ( F  i^i  G ) )
53 isfil2 17478 . 2  |-  ( ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
)  <->  ( ( ( F  i^i  G ) 
C_  ~P X  /\  -.  (/) 
e.  ( F  i^i  G )  /\  X  e.  ( F  i^i  G
) )  /\  A. x  e.  ~P  X
( E. y  e.  ( F  i^i  G
) y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) )  /\  A. x  e.  ( F  i^i  G
) A. y  e.  ( F  i^i  G
) ( x  i^i  y )  e.  ( F  i^i  G ) ) )
5415, 37, 52, 53syl3anbrc 1141 1  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    /\ wa 360    /\ w3a 939    e. wcel 1621   A.wral 2516   E.wrex 2517    i^i cin 3093    C_ wss 3094   (/)c0 3397   ~Pcpw 3566   ` cfv 4638   Filcfil 17467
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-5 1533  ax-6 1534  ax-7 1535  ax-gen 1536  ax-8 1623  ax-11 1624  ax-13 1625  ax-14 1626  ax-17 1628  ax-12o 1664  ax-10 1678  ax-9 1684  ax-4 1692  ax-16 1927  ax-ext 2237  ax-sep 4081  ax-nul 4089  ax-pow 4126  ax-pr 4152  ax-un 4449
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 941  df-tru 1315  df-ex 1538  df-nf 1540  df-sb 1884  df-eu 2121  df-mo 2122  df-clab 2243  df-cleq 2249  df-clel 2252  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2422  df-ral 2520  df-rex 2521  df-rab 2523  df-v 2742  df-sbc 2936  df-csb 3024  df-dif 3097  df-un 3099  df-in 3101  df-ss 3108  df-nul 3398  df-if 3507  df-pw 3568  df-sn 3587  df-pr 3588  df-op 3590  df-uni 3769  df-br 3964  df-opab 4018  df-mpt 4019  df-id 4246  df-xp 4640  df-rel 4641  df-cnv 4642  df-co 4643  df-dm 4644  df-rn 4645  df-res 4646  df-ima 4647  df-fun 4648  df-fv 4654  df-fbas 17447  df-fil 17468
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