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

Theorem metcld 22825
Description: A subset of a metric space is closed iff every convergent sequence on it converges to a point in the subset. Theorem 1.4-6(b) of [Kreyszig] p. 30. (Contributed by NM, 11-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 1-May-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
metcld.2 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
metcld ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ∀𝑥𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑓,𝐷   𝑓,𝐽,𝑥   𝑆,𝑓,𝑥   𝑓,𝑋,𝑥

Proof of Theorem metcld
StepHypRef Expression
1 metcld.2 . . . . 5 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
21mopntop 21992 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
32adantr 479 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
41mopnuni 21993 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
54sseq2d 3591 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (𝑆𝑋𝑆 𝐽))
65biimpa 499 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → 𝑆 𝐽)
7 eqid 2605 . . . 4 𝐽 = 𝐽
87iscld4 20617 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆))
93, 6, 8syl2anc 690 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆))
10 simpl 471 . . . . . . 7 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
11 simpr 475 . . . . . . 7 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → 𝑆𝑋)
121, 10, 11metelcls 22824 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥)))
1312imbi1d 329 . . . . 5 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → ((𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) → 𝑥𝑆) ↔ (∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆)))
14 19.23v 1887 . . . . 5 (∀𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆) ↔ (∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆))
1513, 14syl6rbbr 277 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (∀𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆) ↔ (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) → 𝑥𝑆)))
1615albidv 1834 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (∀𝑥𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) → 𝑥𝑆)))
17 dfss2 3552 . . 3 (((cls‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆 ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) → 𝑥𝑆))
1816, 17syl6bbr 276 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (∀𝑥𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆) ↔ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆))
199, 18bitr4d 269 1 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆𝑋) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ∀𝑥𝑓((𝑓:ℕ⟶𝑆𝑓(⇝𝑡𝐽)𝑥) → 𝑥𝑆)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 194  wa 382  wal 1472   = wceq 1474  wex 1694  wcel 1975  wss 3535   cuni 4362   class class class wbr 4573  wf 5782  cfv 5786  cn 10863  ∞Metcxmt 19494  MetOpencmopn 19499  Topctop 20455  Clsdccld 20568  clsccl 20570  𝑡clm 20778
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1711  ax-4 1726  ax-5 1825  ax-6 1873  ax-7 1920  ax-8 1977  ax-9 1984  ax-10 2004  ax-11 2019  ax-12 2031  ax-13 2228  ax-ext 2585  ax-rep 4689  ax-sep 4699  ax-nul 4708  ax-pow 4760  ax-pr 4824  ax-un 6820  ax-inf2 8394  ax-cc 9113  ax-cnex 9844  ax-resscn 9845  ax-1cn 9846  ax-icn 9847  ax-addcl 9848  ax-addrcl 9849  ax-mulcl 9850  ax-mulrcl 9851  ax-mulcom 9852  ax-addass 9853  ax-mulass 9854  ax-distr 9855  ax-i2m1 9856  ax-1ne0 9857  ax-1rid 9858  ax-rnegex 9859  ax-rrecex 9860  ax-cnre 9861  ax-pre-lttri 9862  ax-pre-lttrn 9863  ax-pre-ltadd 9864  ax-pre-mulgt0 9865  ax-pre-sup 9866
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1866  df-eu 2457  df-mo 2458  df-clab 2592  df-cleq 2598  df-clel 2601  df-nfc 2735  df-ne 2777  df-nel 2778  df-ral 2896  df-rex 2897  df-reu 2898  df-rmo 2899  df-rab 2900  df-v 3170  df-sbc 3398  df-csb 3495  df-dif 3538  df-un 3540  df-in 3542  df-ss 3549  df-pss 3551  df-nul 3870  df-if 4032  df-pw 4105  df-sn 4121  df-pr 4123  df-tp 4125  df-op 4127  df-uni 4363  df-int 4401  df-iun 4447  df-iin 4448  df-br 4574  df-opab 4634  df-mpt 4635  df-tr 4671  df-eprel 4935  df-id 4939  df-po 4945  df-so 4946  df-fr 4983  df-se 4984  df-we 4985  df-xp 5030  df-rel 5031  df-cnv 5032  df-co 5033  df-dm 5034  df-rn 5035  df-res 5036  df-ima 5037  df-pred 5579  df-ord 5625  df-on 5626  df-lim 5627  df-suc 5628  df-iota 5750  df-fun 5788  df-fn 5789  df-f 5790  df-f1 5791  df-fo 5792  df-f1o 5793  df-fv 5794  df-isom 5795  df-riota 6485  df-ov 6526  df-oprab 6527  df-mpt2 6528  df-om 6931  df-1st 7032  df-2nd 7033  df-wrecs 7267  df-recs 7328  df-rdg 7366  df-1o 7420  df-oadd 7424  df-er 7602  df-map 7719  df-pm 7720  df-en 7815  df-dom 7816  df-sdom 7817  df-fin 7818  df-sup 8204  df-inf 8205  df-card 8621  df-acn 8624  df-pnf 9928  df-mnf 9929  df-xr 9930  df-ltxr 9931  df-le 9932  df-sub 10115  df-neg 10116  df-div 10530  df-nn 10864  df-2 10922  df-n0 11136  df-z 11207  df-uz 11516  df-q 11617  df-rp 11661  df-xneg 11774  df-xadd 11775  df-xmul 11776  df-fz 12149  df-topgen 15869  df-psmet 19501  df-xmet 19502  df-bl 19504  df-mopn 19505  df-top 20459  df-bases 20460  df-topon 20461  df-cld 20571  df-ntr 20572  df-cls 20573  df-lm 20781  df-1stc 20990
This theorem is referenced by:  metcld2  22826
  Copyright terms: Public domain W3C validator