MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cfilfcls Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cfilfcls 22985
Description: Similar to ultrafilters (uffclsflim 21748), the cluster points and limit points of a Cauchy filter coincide. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cfilfcls.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
cfilfcls.2 𝑋 = dom dom 𝐷
Assertion
Ref Expression
cfilfcls (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))

Proof of Theorem cfilfcls
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑓 𝑟 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2621 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
21fclselbas 21733 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 𝐽)
32adantl 482 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 𝐽)
4 df-cfil 22966 . . . . . . . . . . . . 13 CauFil = (𝑑 ran ∞Met ↦ {𝑓 ∈ (Fil‘dom dom 𝑑) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑓 (𝑑 “ (𝑦 × 𝑦)) ⊆ (0[,)𝑥)})
54dmmptss 5592 . . . . . . . . . . . 12 dom CauFil ⊆ ran ∞Met
6 elfvdm 6179 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ dom CauFil)
75, 6sseldi 3582 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ran ∞Met)
8 xmetunirn 22055 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ran ∞Met ↔ 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
97, 8sylib 208 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
10 cfilfcls.2 . . . . . . . . . . 11 𝑋 = dom dom 𝐷
1110fveq2i 6153 . . . . . . . . . 10 (∞Met‘𝑋) = (∞Met‘dom dom 𝐷)
129, 11syl6eleqr 2709 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
1312adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14 cfilfcls.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
1514mopntopon 22157 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
1613, 15syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
17 toponuni 20641 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
1816, 17syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑋 = 𝐽)
193, 18eleqtrrd 2701 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥𝑋)
2014mopni2 22211 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽𝑥𝑦) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
21203expb 1263 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
2213, 21sylan 488 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
23 cfilfil 22978 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2412, 23mpancom 702 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2524adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2625ad2antrr 761 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2713adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
28 simpll 789 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷))
29 rphalfcl 11805 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
3029adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
31 rphalfcl 11805 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
33 cfil3i 22980 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3427, 28, 32, 33syl3anc 1323 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3525ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
36 simprr 795 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3727adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3819ad2antrr 761 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥𝑋)
39 rpxr 11787 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ*)
4039ad2antlr 762 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑟 ∈ ℝ*)
41 blssm 22136 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
4237, 38, 40, 41syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
43 simpllr 798 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹))
4430adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
45 rpxr 11787 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4644, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4714blopn 22218 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
4837, 38, 46, 47syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
49 blcntr 22131 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
5037, 38, 44, 49syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
51 fclsopni 21732 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
5243, 48, 50, 36, 51syl13anc 1325 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
53 n0 3909 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5452, 53sylib 208 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
55 elin 3776 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ↔ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5637adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
57 simplrl 799 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑦𝑋)
5844adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
5958rpred 11819 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ)
60 simprr 795 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))
61 blhalf 22123 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ ((𝑟 / 2) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
6256, 57, 59, 60, 61syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
63 blssm 22136 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6437, 38, 46, 63syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6564sselda 3584 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))) → 𝑧𝑋)
6665adantrr 752 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧𝑋)
67 simpllr 798 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ+)
6867rpred 11819 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
69 simprl 793 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
7058, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
7138adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥𝑋)
72 blcom 22112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) ∧ (𝑥𝑋𝑧𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7356, 70, 71, 66, 72syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7469, 73mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
75 blhalf 22123 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7656, 66, 68, 74, 75syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7762, 76sstrd 3594 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7877ex 450 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7955, 78syl5bi 232 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8079exlimdv 1858 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8154, 80mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
82 filss 21570 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8335, 36, 42, 81, 82syl13anc 1325 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8434, 83rexlimddv 3028 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8584ad2ant2r 782 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
86 toponss 20643 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽) → 𝑦𝑋)
8786adantrr 752 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8816, 87sylan 488 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8988adantr 481 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝑋)
90 simprr 795 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
91 filss 21570 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹𝑦𝑋 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9226, 85, 89, 90, 91syl13anc 1325 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9322, 92rexlimddv 3028 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝐹)
9493expr 642 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑦𝐽) → (𝑥𝑦𝑦𝐹))
9594ralrimiva 2960 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))
96 flimopn 21692 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9716, 25, 96syl2anc 692 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9819, 95, 97mpbir2and 956 . . . 4 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
9998ex 450 . . 3 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)))
10099ssrdv 3590 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) ⊆ (𝐽 fLim 𝐹))
101 flimfcls 21743 . . 3 (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹)
102101a1i 11 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹))
103100, 102eqssd 3601 1 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384   = wceq 1480  wex 1701  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  {crab 2911  cin 3555  wss 3556  c0 3893   cuni 4404   × cxp 5074  dom cdm 5076  ran crn 5077  cima 5079  cfv 5849  (class class class)co 6607  cr 9882  0cc0 9883  *cxr 10020   / cdiv 10631  2c2 11017  +crp 11779  [,)cico 12122  ∞Metcxmt 19653  ballcbl 19655  MetOpencmopn 19658  TopOnctopon 20637  Filcfil 21562   fLim cflim 21651   fClus cfcls 21653  CauFilccfil 22963
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4733  ax-sep 4743  ax-nul 4751  ax-pow 4805  ax-pr 4869  ax-un 6905  ax-cnex 9939  ax-resscn 9940  ax-1cn 9941  ax-icn 9942  ax-addcl 9943  ax-addrcl 9944  ax-mulcl 9945  ax-mulrcl 9946  ax-mulcom 9947  ax-addass 9948  ax-mulass 9949  ax-distr 9950  ax-i2m1 9951  ax-1ne0 9952  ax-1rid 9953  ax-rnegex 9954  ax-rrecex 9955  ax-cnre 9956  ax-pre-lttri 9957  ax-pre-lttrn 9958  ax-pre-ltadd 9959  ax-pre-mulgt0 9960  ax-pre-sup 9961
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3419  df-csb 3516  df-dif 3559  df-un 3561  df-in 3563  df-ss 3570  df-pss 3572  df-nul 3894  df-if 4061  df-pw 4134  df-sn 4151  df-pr 4153  df-tp 4155  df-op 4157  df-uni 4405  df-int 4443  df-iun 4489  df-iin 4490  df-br 4616  df-opab 4676  df-mpt 4677  df-tr 4715  df-eprel 4987  df-id 4991  df-po 4997  df-so 4998  df-fr 5035  df-we 5037  df-xp 5082  df-rel 5083  df-cnv 5084  df-co 5085  df-dm 5086  df-rn 5087  df-res 5088  df-ima 5089  df-pred 5641  df-ord 5687  df-on 5688  df-lim 5689  df-suc 5690  df-iota 5812  df-fun 5851  df-fn 5852  df-f 5853  df-f1 5854  df-fo 5855  df-f1o 5856  df-fv 5857  df-riota 6568  df-ov 6610  df-oprab 6611  df-mpt2 6612  df-om 7016  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7355  df-recs 7416  df-rdg 7454  df-er 7690  df-map 7807  df-en 7903  df-dom 7904  df-sdom 7905  df-sup 8295  df-inf 8296  df-pnf 10023  df-mnf 10024  df-xr 10025  df-ltxr 10026  df-le 10027  df-sub 10215  df-neg 10216  df-div 10632  df-nn 10968  df-2 11026  df-n0 11240  df-z 11325  df-uz 11635  df-q 11736  df-rp 11780  df-xneg 11893  df-xadd 11894  df-xmul 11895  df-ico 12126  df-topgen 16028  df-psmet 19660  df-xmet 19661  df-bl 19663  df-mopn 19664  df-fbas 19665  df-top 20621  df-topon 20638  df-bases 20664  df-cld 20736  df-ntr 20737  df-cls 20738  df-nei 20815  df-fil 21563  df-flim 21656  df-fcls 21658  df-cfil 22966
This theorem is referenced by:  relcmpcmet  23028
  Copyright terms: Public domain W3C validator