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

Theorem dissnlocfin 21532
Description: The set of singletons is locally finite in the discrete topology. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Jan-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
dissnref.c 𝐶 = {𝑢 ∣ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}}
Assertion
Ref Expression
dissnlocfin (𝑋𝑉𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋))
Distinct variable groups:   𝑢,𝐶,𝑥   𝑢,𝑉,𝑥   𝑢,𝑋,𝑥

Proof of Theorem dissnlocfin
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 distop 20999 . 2 (𝑋𝑉 → 𝒫 𝑋 ∈ Top)
2 eqidd 2759 . 2 (𝑋𝑉𝑋 = 𝑋)
3 snelpwi 5059 . . . . 5 (𝑧𝑋 → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
43adantl 473 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
5 vsnid 4352 . . . . 5 𝑧 ∈ {𝑧}
65a1i 11 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → 𝑧 ∈ {𝑧})
7 nfv 1990 . . . . . 6 𝑢(𝑋𝑉𝑧𝑋)
8 nfrab1 3259 . . . . . 6 𝑢{𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅}
9 nfcv 2900 . . . . . 6 𝑢{{𝑧}}
10 dissnref.c . . . . . . . . . 10 𝐶 = {𝑢 ∣ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}}
1110abeq2i 2871 . . . . . . . . 9 (𝑢𝐶 ↔ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
1211anbi1i 733 . . . . . . . 8 ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
13 simpr 479 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑥})
14 simplr 809 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑢 = {𝑥})
1514ineq1d 3954 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑥} ∩ {𝑧}))
16 disjsn2 4389 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥𝑧 → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1716adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1815, 17eqtrd 2792 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
19 simp-4r 827 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
2019neneqd 2935 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ¬ (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
2118, 20pm2.65da 601 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → ¬ 𝑥𝑧)
22 nne 2934 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥𝑧𝑥 = 𝑧)
2321, 22sylib 208 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑥 = 𝑧)
2423sneqd 4331 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → {𝑥} = {𝑧})
2513, 24eqtrd 2792 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2625r19.29an 3213 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2726an32s 881 . . . . . . . . . 10 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) → 𝑢 = {𝑧})
2827anasss 682 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)) → 𝑢 = {𝑧})
29 sneq 4329 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑧 → {𝑥} = {𝑧})
3029eqeq2d 2768 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑧 → (𝑢 = {𝑥} ↔ 𝑢 = {𝑧}))
3130rspcev 3447 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧𝑋𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
3231adantll 752 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
33 simpr 479 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → 𝑢 = {𝑧})
3433ineq1d 3954 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑧} ∩ {𝑧}))
35 inidm 3963 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑧} ∩ {𝑧}) = {𝑧}
3634, 35syl6eq 2808 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = {𝑧})
37 vex 3341 . . . . . . . . . . . . 13 𝑧 ∈ V
3837snnz 4450 . . . . . . . . . . . 12 {𝑧} ≠ ∅
3938a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → {𝑧} ≠ ∅)
4036, 39eqnetrd 2997 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
4132, 40jca 555 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
4228, 41impbida 913 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
4312, 42syl5bb 272 . . . . . . 7 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
44 rabid 3252 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ (𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
45 velsn 4335 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {{𝑧}} ↔ 𝑢 = {𝑧})
4643, 44, 453bitr4g 303 . . . . . 6 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ 𝑢 ∈ {{𝑧}}))
477, 8, 9, 46eqrd 3761 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} = {{𝑧}})
48 snfi 8201 . . . . 5 {{𝑧}} ∈ Fin
4947, 48syl6eqel 2845 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)
50 eleq2 2826 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → (𝑧𝑦𝑧 ∈ {𝑧}))
51 ineq2 3949 . . . . . . . . 9 (𝑦 = {𝑧} → (𝑢𝑦) = (𝑢 ∩ {𝑧}))
5251neeq1d 2989 . . . . . . . 8 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑢𝑦) ≠ ∅ ↔ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
5352rabbidv 3327 . . . . . . 7 (𝑦 = {𝑧} → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} = {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅})
5453eleq1d 2822 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → ({𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin ↔ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin))
5550, 54anbi12d 749 . . . . 5 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin) ↔ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)))
5655rspcev 3447 . . . 4 (({𝑧} ∈ 𝒫 𝑋 ∧ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
574, 6, 49, 56syl12anc 1475 . . 3 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
5857ralrimiva 3102 . 2 (𝑋𝑉 → ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
59 unipw 5065 . . . 4 𝒫 𝑋 = 𝑋
6059eqcomi 2767 . . 3 𝑋 = 𝒫 𝑋
6110unisngl 21530 . . 3 𝑋 = 𝐶
6260, 61islocfin 21520 . 2 (𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋) ↔ (𝒫 𝑋 ∈ Top ∧ 𝑋 = 𝑋 ∧ ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin)))
631, 2, 58, 62syl3anbrc 1429 1 (𝑋𝑉𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 383   = wceq 1630  wcel 2137  {cab 2744  wne 2930  wral 3048  wrex 3049  {crab 3052  cin 3712  c0 4056  𝒫 cpw 4300  {csn 4319   cuni 4586  cfv 6047  Fincfn 8119  Topctop 20898  LocFinclocfin 21507
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1986  ax-6 2052  ax-7 2088  ax-8 2139  ax-9 2146  ax-10 2166  ax-11 2181  ax-12 2194  ax-13 2389  ax-ext 2738  ax-sep 4931  ax-nul 4939  ax-pow 4990  ax-pr 5053  ax-un 7112
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2045  df-eu 2609  df-mo 2610  df-clab 2745  df-cleq 2751  df-clel 2754  df-nfc 2889  df-ne 2931  df-ral 3053  df-rex 3054  df-rab 3057  df-v 3340  df-sbc 3575  df-dif 3716  df-un 3718  df-in 3720  df-ss 3727  df-pss 3729  df-nul 4057  df-if 4229  df-pw 4302  df-sn 4320  df-pr 4322  df-tp 4324  df-op 4326  df-uni 4587  df-br 4803  df-opab 4863  df-mpt 4880  df-tr 4903  df-id 5172  df-eprel 5177  df-po 5185  df-so 5186  df-fr 5223  df-we 5225  df-xp 5270  df-rel 5271  df-cnv 5272  df-co 5273  df-dm 5274  df-rn 5275  df-res 5276  df-ima 5277  df-ord 5885  df-on 5886  df-lim 5887  df-suc 5888  df-iota 6010  df-fun 6049  df-fn 6050  df-f 6051  df-f1 6052  df-fo 6053  df-f1o 6054  df-fv 6055  df-om 7229  df-1o 7727  df-en 8120  df-fin 8123  df-top 20899  df-locfin 21510
This theorem is referenced by:  dispcmp  30233
  Copyright terms: Public domain W3C validator