Theorem metelcls 23903

Description: A point belongs to the closure of a subset iff there is a sequence in the subset converging to it. Theorem 1.4-6(a) of [Kreyszig] p. 30. This proof uses countable choice ax-cc 9850. The statement can be generalized to first-countable spaces, not just metrizable spaces. (Contributed by NM, 8-Nov-2007.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 1-May-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
metelcls.2	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
metelcls.3	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
metelcls.5	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑋)

Assertion

Ref	Expression
metelcls	⊢ (𝜑 → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑃)))

Distinct variable groups:   𝐷,𝑓   𝑓,𝐽   𝑃,𝑓   𝑆,𝑓   𝜑,𝑓

Allowed substitution hint:   𝑋(𝑓)

Proof of Theorem metelcls

Step	Hyp	Ref	Expression
1		metelcls.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		metelcls.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
3	2	met1stc 23126	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ 1stω)
4	1, 3	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ 1stω)
5		metelcls.5	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝑋)
6	2	mopnuni 23046	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 = ∪ 𝐽)
7	1, 6	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 = ∪ 𝐽)
8	5, 7	sseqtrd 4000	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ∪ 𝐽)
9		eqid 2820	. . 3 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
10	9	1stcelcls 22064	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝑆 ⊆ ∪ 𝐽) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑃)))
11	4, 8, 10	syl2anc 586	1 ⊢ (𝜑 → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝑆 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑃)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1536  ∃wex 1779   ∈ wcel 2113   ⊆ wss 3929  ∪ cuni 4831   class class class wbr 5059  ⟶wf 6344  ‘cfv 6348  ℕcn 11631  ∞Metcxmet 20525  MetOpencmopn 20530  clsccl 21621  ⇝_𝑡clm 21829  1^stωc1stc 22040

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1969  ax-7 2014  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2176  ax-ext 2792  ax-rep 5183  ax-sep 5196  ax-nul 5203  ax-pow 5259  ax-pr 5323  ax-un 7454  ax-inf2 9097  ax-cc 9850  ax-cnex 10586  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607  ax-pre-sup 10608

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1083  df-3an 1084  df-tru 1539  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2069  df-mo 2621  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2892  df-nfc 2962  df-ne 3016  df-nel 3123  df-ral 3142  df-rex 3143  df-reu 3144  df-rmo 3145  df-rab 3146  df-v 3493  df-sbc 3769  df-csb 3877  df-dif 3932  df-un 3934  df-in 3936  df-ss 3945  df-pss 3947  df-nul 4285  df-if 4461  df-pw 4534  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-uni 4832  df-int 4870  df-iun 4914  df-iin 4915  df-br 5060  df-opab 5122  df-mpt 5140  df-tr 5166  df-id 5453  df-eprel 5458  df-po 5467  df-so 5468  df-fr 5507  df-se 5508  df-we 5509  df-xp 5554  df-rel 5555  df-cnv 5556  df-co 5557  df-dm 5558  df-rn 5559  df-res 5560  df-ima 5561  df-pred 6141  df-ord 6187  df-on 6188  df-lim 6189  df-suc 6190  df-iota 6307  df-fun 6350  df-fn 6351  df-f 6352  df-f1 6353  df-fo 6354  df-f1o 6355  df-fv 6356  df-isom 6357  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-om 7574  df-1st 7682  df-2nd 7683  df-wrecs 7940  df-recs 8001  df-rdg 8039  df-1o 8095  df-oadd 8099  df-er 8282  df-map 8401  df-pm 8402  df-en 8503  df-dom 8504  df-sdom 8505  df-fin 8506  df-sup 8899  df-inf 8900  df-card 9361  df-acn 9364  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-div 11291  df-nn 11632  df-2 11694  df-n0 11892  df-z 11976  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12384  df-xneg 12501  df-xadd 12502  df-xmul 12503  df-fz 12890  df-topgen 16712  df-psmet 20532  df-xmet 20533  df-bl 20535  df-mopn 20536  df-top 21497  df-topon 21514  df-bases 21549  df-cld 21622  df-ntr 21623  df-cls 21624  df-lm 21832  df-1stc 22042

This theorem is referenced by:  metcld  23904