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Theorem istopg 12397
Description: Express the predicate " J is a topology". See istopfin 12398 for another characterization using nonempty finite intersections instead of binary intersections.

Note: In the literature, a topology is often represented by a calligraphic letter T, which resembles the letter J. This confusion may have led to J being used by some authors (e.g., K. D. Joshi, Introduction to General Topology (1983), p. 114) and it is convenient for us since we later use  T to represent linear transformations (operators). (Contributed by Stefan Allan, 3-Mar-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 11-Nov-2013.)

Assertion
Ref Expression
istopg  |-  ( J  e.  A  ->  ( J  e.  Top  <->  ( A. x ( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
)  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) ) )
Distinct variable groups:    x, y, J   
x, A
Allowed substitution hint:    A( y)

Proof of Theorem istopg
Dummy variable  z is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pweq 3546 . . . . 5  |-  ( z  =  J  ->  ~P z  =  ~P J
)
2 eleq2 2221 . . . . 5  |-  ( z  =  J  ->  ( U. x  e.  z  <->  U. x  e.  J ) )
31, 2raleqbidv 2664 . . . 4  |-  ( z  =  J  ->  ( A. x  e.  ~P  z U. x  e.  z  <->  A. x  e.  ~P  J U. x  e.  J
) )
4 eleq2 2221 . . . . . 6  |-  ( z  =  J  ->  (
( x  i^i  y
)  e.  z  <->  ( x  i^i  y )  e.  J
) )
54raleqbi1dv 2660 . . . . 5  |-  ( z  =  J  ->  ( A. y  e.  z 
( x  i^i  y
)  e.  z  <->  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) )
65raleqbi1dv 2660 . . . 4  |-  ( z  =  J  ->  ( A. x  e.  z  A. y  e.  z 
( x  i^i  y
)  e.  z  <->  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) )
73, 6anbi12d 465 . . 3  |-  ( z  =  J  ->  (
( A. x  e. 
~P  z U. x  e.  z  /\  A. x  e.  z  A. y  e.  z  ( x  i^i  y )  e.  z )  <->  ( A. x  e.  ~P  J U. x  e.  J  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) ) )
8 df-top 12396 . . 3  |-  Top  =  { z  |  ( A. x  e.  ~P  z U. x  e.  z  /\  A. x  e.  z  A. y  e.  z  ( x  i^i  y )  e.  z ) }
97, 8elab2g 2859 . 2  |-  ( J  e.  A  ->  ( J  e.  Top  <->  ( A. x  e.  ~P  J U. x  e.  J  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y
)  e.  J ) ) )
10 df-ral 2440 . . . 4  |-  ( A. x  e.  ~P  J U. x  e.  J  <->  A. x ( x  e. 
~P J  ->  U. x  e.  J ) )
11 elpw2g 4117 . . . . . 6  |-  ( J  e.  A  ->  (
x  e.  ~P J  <->  x 
C_  J ) )
1211imbi1d 230 . . . . 5  |-  ( J  e.  A  ->  (
( x  e.  ~P J  ->  U. x  e.  J
)  <->  ( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
) ) )
1312albidv 1804 . . . 4  |-  ( J  e.  A  ->  ( A. x ( x  e. 
~P J  ->  U. x  e.  J )  <->  A. x
( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
) ) )
1410, 13syl5bb 191 . . 3  |-  ( J  e.  A  ->  ( A. x  e.  ~P  J U. x  e.  J  <->  A. x ( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
) ) )
1514anbi1d 461 . 2  |-  ( J  e.  A  ->  (
( A. x  e. 
~P  J U. x  e.  J  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
)  <->  ( A. x
( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
)  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) ) )
169, 15bitrd 187 1  |-  ( J  e.  A  ->  ( J  e.  Top  <->  ( A. x ( x  C_  J  ->  U. x  e.  J
)  /\  A. x  e.  J  A. y  e.  J  ( x  i^i  y )  e.  J
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 103    <-> wb 104   A.wal 1333    = wceq 1335    e. wcel 2128   A.wral 2435    i^i cin 3101    C_ wss 3102   ~Pcpw 3543   U.cuni 3772   Topctop 12395
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2139  ax-sep 4082
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-tru 1338  df-nf 1441  df-sb 1743  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ral 2440  df-v 2714  df-in 3108  df-ss 3115  df-pw 3545  df-top 12396
This theorem is referenced by:  istopfin  12398  uniopn  12399  inopn  12401  tgcl  12464  distop  12485  epttop  12490
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