Users' Mathboxes Mathbox for Stefan O'Rear < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ismrcd1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ismrcd1 36780
Description: Any function from the subsets of a set to itself, which is extensive (satisfies mrcssid 16217), isotone (satisfies mrcss 16216), and idempotent (satisfies mrcidm 16219) has a collection of fixed points which is a Moore collection, and itself is the closure operator for that collection. This can be taken as an alternate definition for the closure operators. This is the first half, ismrcd2 36781 is the second. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ismrcd.b (𝜑𝐵𝑉)
ismrcd.f (𝜑𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵)
ismrcd.e ((𝜑𝑥𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹𝑥))
ismrcd.m ((𝜑𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥))
ismrcd.i ((𝜑𝑥𝐵) → (𝐹‘(𝐹𝑥)) = (𝐹𝑥))
Assertion
Ref Expression
ismrcd1 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ∈ (Moore‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝑉,𝑦

Proof of Theorem ismrcd1
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 inss1 3817 . . . 4 (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹
2 dmss 5293 . . . 4 ((𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ dom 𝐹)
31, 2ax-mp 5 . . 3 dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ dom 𝐹
4 ismrcd.f . . . 4 (𝜑𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵)
5 fdm 6018 . . . 4 (𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵 → dom 𝐹 = 𝒫 𝐵)
64, 5syl 17 . . 3 (𝜑 → dom 𝐹 = 𝒫 𝐵)
73, 6syl5sseq 3638 . 2 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
8 ssid 3609 . . . . . . 7 𝐵𝐵
9 ismrcd.b . . . . . . . 8 (𝜑𝐵𝑉)
10 elpwg 4144 . . . . . . . 8 (𝐵𝑉 → (𝐵 ∈ 𝒫 𝐵𝐵𝐵))
119, 10syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 ∈ 𝒫 𝐵𝐵𝐵))
128, 11mpbiri 248 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ 𝒫 𝐵)
134, 12ffvelrnd 6326 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝐵) ∈ 𝒫 𝐵)
1413elpwid 4148 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝐵) ⊆ 𝐵)
15 selpw 4143 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥𝐵)
16 ismrcd.e . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹𝑥))
1715, 16sylan2b 492 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹𝑥))
1817ralrimiva 2962 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹𝑥))
19 id 22 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵𝑥 = 𝐵)
20 fveq2 6158 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝐵))
2119, 20sseq12d 3619 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝑥 ⊆ (𝐹𝑥) ↔ 𝐵 ⊆ (𝐹𝐵)))
2221rspcva 3297 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹𝑥)) → 𝐵 ⊆ (𝐹𝐵))
2312, 18, 22syl2anc 692 . . . 4 (𝜑𝐵 ⊆ (𝐹𝐵))
2414, 23eqssd 3605 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝐵) = 𝐵)
25 ffn 6012 . . . . 5 (𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
264, 25syl 17 . . . 4 (𝜑𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
27 fnelfp 6406 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵𝐵 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹𝐵) = 𝐵))
2826, 12, 27syl2anc 692 . . 3 (𝜑 → (𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹𝐵) = 𝐵))
2924, 28mpbird 247 . 2 (𝜑𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
30 simp2 1060 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ))
3173ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
3230, 31sstrd 3598 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵)
33 simp3 1061 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ≠ ∅)
34 intssuni2 4474 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 𝒫 𝐵)
3532, 33, 34syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 𝒫 𝐵)
36 unipw 4889 . . . . . . . . . . 11 𝒫 𝐵 = 𝐵
3735, 36syl6sseq 3636 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧𝐵)
38 intex 4790 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ≠ ∅ ↔ 𝑧 ∈ V)
39 elpwg 4144 . . . . . . . . . . . 12 ( 𝑧 ∈ V → ( 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 𝑧𝐵))
4038, 39sylbi 207 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ≠ ∅ → ( 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 𝑧𝐵))
41403ad2ant3 1082 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ( 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 𝑧𝐵))
4237, 41mpbird 247 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵)
4342adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵)
44 ismrcd.m . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥))
45443expib 1265 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)))
4645alrimiv 1852 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑦((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)))
47463ad2ant1 1080 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑦((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)))
4847adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → ∀𝑦((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)))
4932sselda 3588 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵)
5049elpwid 4148 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑥𝐵)
51 intss1 4464 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝑧 𝑧𝑥)
5251adantl 482 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑧𝑥)
5350, 52jca 554 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑥𝐵 𝑧𝑥))
54 sseq1 3611 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑧 → (𝑦𝑥 𝑧𝑥))
5554anbi2d 739 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝑧 → ((𝑥𝐵𝑦𝑥) ↔ (𝑥𝐵 𝑧𝑥)))
56 fveq2 6158 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑧 → (𝐹𝑦) = (𝐹 𝑧))
5756sseq1d 3617 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝑧 → ((𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹 𝑧) ⊆ (𝐹𝑥)))
5855, 57imbi12d 334 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝑧 → (((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)) ↔ ((𝑥𝐵 𝑧𝑥) → (𝐹 𝑧) ⊆ (𝐹𝑥))))
5958spcgv 3283 . . . . . . . 8 ( 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 → (∀𝑦((𝑥𝐵𝑦𝑥) → (𝐹𝑦) ⊆ (𝐹𝑥)) → ((𝑥𝐵 𝑧𝑥) → (𝐹 𝑧) ⊆ (𝐹𝑥))))
6043, 48, 53, 59syl3c 66 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → (𝐹 𝑧) ⊆ (𝐹𝑥))
6130sselda 3588 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
62263ad2ant1 1080 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
6362adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
64 fnelfp 6406 . . . . . . . . 9 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵𝑥 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹𝑥) = 𝑥))
6563, 49, 64syl2anc 692 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹𝑥) = 𝑥))
6661, 65mpbid 222 . . . . . . 7 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → (𝐹𝑥) = 𝑥)
6760, 66sseqtrd 3626 . . . . . 6 (((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑧) → (𝐹 𝑧) ⊆ 𝑥)
6867ralrimiva 2962 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥𝑧 (𝐹 𝑧) ⊆ 𝑥)
69 ssint 4465 . . . . 5 ((𝐹 𝑧) ⊆ 𝑧 ↔ ∀𝑥𝑧 (𝐹 𝑧) ⊆ 𝑥)
7068, 69sylibr 224 . . . 4 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹 𝑧) ⊆ 𝑧)
71183ad2ant1 1080 . . . . 5 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹𝑥))
72 id 22 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧𝑥 = 𝑧)
73 fveq2 6158 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝐹𝑥) = (𝐹 𝑧))
7472, 73sseq12d 3619 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ⊆ (𝐹𝑥) ↔ 𝑧 ⊆ (𝐹 𝑧)))
7574rspcva 3297 . . . . 5 (( 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹𝑥)) → 𝑧 ⊆ (𝐹 𝑧))
7642, 71, 75syl2anc 692 . . . 4 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ (𝐹 𝑧))
7770, 76eqssd 3605 . . 3 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹 𝑧) = 𝑧)
78 fnelfp 6406 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵) → ( 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹 𝑧) = 𝑧))
7962, 42, 78syl2anc 692 . . 3 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ( 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹 𝑧) = 𝑧))
8077, 79mpbird 247 . 2 ((𝜑𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
817, 29, 80ismred 16202 1 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ∈ (Moore‘𝐵))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036  wal 1478   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2908  Vcvv 3190  cin 3559  wss 3560  c0 3897  𝒫 cpw 4136   cuni 4409   cint 4447   I cid 4994  dom cdm 5084   Fn wfn 5852  wf 5853  cfv 5857  Moorecmre 16182
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-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  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-ral 2913  df-rex 2914  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-op 4162  df-uni 4410  df-int 4448  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-id 4999  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-fv 5865  df-mre 16186
This theorem is referenced by:  ismrcd2  36781  istopclsd  36782  ismrc  36783
  Copyright terms: Public domain W3C validator