ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  tgcl GIF version

Theorem tgcl 15165
Description: Show that a basis generates a topology. Remark in [Munkres] p. 79. (Contributed by NM, 17-Jul-2006.)
Assertion
Ref Expression
tgcl (𝐵 ∈ TopBases → (topGen‘𝐵) ∈ Top)

Proof of Theorem tgcl
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑢 𝑡 𝑣 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 uniss 3956 . . . . . . . 8 (𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → 𝑢 (topGen‘𝐵))
21adantl 277 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → 𝑢 (topGen‘𝐵))
3 unitg 15163 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ TopBases → (topGen‘𝐵) = 𝐵)
43adantr 276 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → (topGen‘𝐵) = 𝐵)
52, 4sseqtrd 3286 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → 𝑢 𝐵)
6 eluni2 3939 . . . . . . . 8 (𝑥 𝑢 ↔ ∃𝑡𝑢 𝑥𝑡)
7 ssel2 3243 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑡𝑢) → 𝑡 ∈ (topGen‘𝐵))
8 eltg2b 15155 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑡 ∈ (topGen‘𝐵) ↔ ∀𝑥𝑡𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡)))
9 rsp 2597 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∀𝑥𝑡𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡) → (𝑥𝑡 → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡)))
108, 9biimtrdi 163 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑡 ∈ (topGen‘𝐵) → (𝑥𝑡 → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡))))
1110imp31 256 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑡 ∈ (topGen‘𝐵)) ∧ 𝑥𝑡) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡))
1211an32s 574 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥𝑡) ∧ 𝑡 ∈ (topGen‘𝐵)) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡))
137, 12sylan2 286 . . . . . . . . . . 11 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥𝑡) ∧ (𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑡𝑢)) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡))
1413an42s 597 . . . . . . . . . 10 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) ∧ (𝑡𝑢𝑥𝑡)) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡))
15 elssuni 3963 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑡𝑢𝑡 𝑢)
16 sstr2 3255 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦𝑡 → (𝑡 𝑢𝑦 𝑢))
1715, 16syl5com 29 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑡𝑢 → (𝑦𝑡𝑦 𝑢))
1817anim2d 337 . . . . . . . . . . . 12 (𝑡𝑢 → ((𝑥𝑦𝑦𝑡) → (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
1918reximdv 2651 . . . . . . . . . . 11 (𝑡𝑢 → (∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
2019ad2antrl 494 . . . . . . . . . 10 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) ∧ (𝑡𝑢𝑥𝑡)) → (∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦𝑡) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
2114, 20mpd 13 . . . . . . . . 9 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) ∧ (𝑡𝑢𝑥𝑡)) → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢))
2221rexlimdvaa 2669 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → (∃𝑡𝑢 𝑥𝑡 → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
236, 22biimtrid 152 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → (𝑥 𝑢 → ∃𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
2423ralrimiv 2622 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → ∀𝑥 𝑢𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢))
255, 24jca 306 . . . . 5 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵)) → ( 𝑢 𝐵 ∧ ∀𝑥 𝑢𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢)))
2625ex 115 . . . 4 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → ( 𝑢 𝐵 ∧ ∀𝑥 𝑢𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢))))
27 eltg2 15154 . . . 4 (𝐵 ∈ TopBases → ( 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ↔ ( 𝑢 𝐵 ∧ ∀𝑥 𝑢𝑦𝐵 (𝑥𝑦𝑦 𝑢))))
2826, 27sylibrd 169 . . 3 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)))
2928alrimiv 1927 . 2 (𝐵 ∈ TopBases → ∀𝑢(𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)))
30 inss1 3451 . . . . . . . 8 (𝑢𝑣) ⊆ 𝑢
31 tg1 15160 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) → 𝑢 𝐵)
3230, 31sstrid 3259 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) → (𝑢𝑣) ⊆ 𝐵)
3332ad2antrl 494 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → (𝑢𝑣) ⊆ 𝐵)
34 eltg2 15154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ↔ (𝑢 𝐵 ∧ ∀𝑥𝑢𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢))))
3534simplbda 384 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) → ∀𝑥𝑢𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢))
36 rsp 2597 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑥𝑢𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢) → (𝑥𝑢 → ∃𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢)))
3735, 36syl 14 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) → (𝑥𝑢 → ∃𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢)))
38 eltg2 15154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑣 ∈ (topGen‘𝐵) ↔ (𝑣 𝐵 ∧ ∀𝑥𝑣𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣))))
3938simplbda 384 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)) → ∀𝑥𝑣𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣))
40 rsp 2597 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑥𝑣𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣) → (𝑥𝑣 → ∃𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣)))
4139, 40syl 14 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)) → (𝑥𝑣 → ∃𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣)))
4237, 41im2anan9 606 . . . . . . . . . 10 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) ∧ (𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → ((𝑥𝑢𝑥𝑣) → (∃𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ ∃𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣))))
43 elin 3412 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) ↔ (𝑥𝑢𝑥𝑣))
44 reeanv 2721 . . . . . . . . . 10 (∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)) ↔ (∃𝑧𝐵 (𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ ∃𝑤𝐵 (𝑥𝑤𝑤𝑣)))
4542, 43, 443imtr4g 205 . . . . . . . . 9 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) ∧ (𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣))))
4645anandis 600 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣))))
47 elin 3412 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ↔ (𝑥𝑧𝑥𝑤))
4847biimpri 133 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥𝑧𝑥𝑤) → 𝑥 ∈ (𝑧𝑤))
49 ss2in 3459 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑧𝑢𝑤𝑣) → (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣))
5048, 49anim12i 338 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑥𝑧𝑥𝑤) ∧ (𝑧𝑢𝑤𝑣)) → (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)))
5150an4s 596 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)) → (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)))
52 basis2 15149 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵𝑥 ∈ (𝑧𝑤))) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)))
5352adantllr 485 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵𝑥 ∈ (𝑧𝑤))) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)))
5453adantrrr 491 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵 ∧ (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)))) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)))
55 sstr2 3255 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑡 ⊆ (𝑧𝑤) → ((𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣) → 𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))
5655com12 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣) → (𝑡 ⊆ (𝑧𝑤) → 𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))
5756anim2d 337 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣) → ((𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)) → (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
5857reximdv 2651 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣) → (∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
5958adantl 277 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)) → (∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6059ad2antll 495 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵 ∧ (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)))) → (∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑧𝑤)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6154, 60mpd 13 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵 ∧ (𝑥 ∈ (𝑧𝑤) ∧ (𝑧𝑤) ⊆ (𝑢𝑣)))) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))
6251, 61sylanr2 409 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) ∧ (𝑤𝐵 ∧ ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)))) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))
6362rexlimdvaa 2669 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) ∧ 𝑧𝐵) → (∃𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6463rexlimdva 2668 . . . . . . . . . . 11 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ 𝑥 ∈ (𝑢𝑣)) → (∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6564ex 115 . . . . . . . . . 10 (𝐵 ∈ TopBases → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → (∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))))
6665a2d 26 . . . . . . . . 9 (𝐵 ∈ TopBases → ((𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣))) → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))))
6766imp 124 . . . . . . . 8 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑧𝐵𝑤𝐵 ((𝑥𝑧𝑧𝑢) ∧ (𝑥𝑤𝑤𝑣)))) → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6846, 67syldan 282 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → (𝑥 ∈ (𝑢𝑣) → ∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
6968ralrimiv 2622 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → ∀𝑥 ∈ (𝑢𝑣)∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))
7033, 69jca 306 . . . . 5 ((𝐵 ∈ TopBases ∧ (𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵))) → ((𝑢𝑣) ⊆ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝑢𝑣)∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣))))
7170ex 115 . . . 4 (𝐵 ∈ TopBases → ((𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)) → ((𝑢𝑣) ⊆ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝑢𝑣)∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))))
72 eltg2 15154 . . . 4 (𝐵 ∈ TopBases → ((𝑢𝑣) ∈ (topGen‘𝐵) ↔ ((𝑢𝑣) ⊆ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ (𝑢𝑣)∃𝑡𝐵 (𝑥𝑡𝑡 ⊆ (𝑢𝑣)))))
7371, 72sylibrd 169 . . 3 (𝐵 ∈ TopBases → ((𝑢 ∈ (topGen‘𝐵) ∧ 𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)) → (𝑢𝑣) ∈ (topGen‘𝐵)))
7473ralrimivv 2631 . 2 (𝐵 ∈ TopBases → ∀𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)∀𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)(𝑢𝑣) ∈ (topGen‘𝐵))
75 tgvalex 13617 . . 3 (𝐵 ∈ TopBases → (topGen‘𝐵) ∈ V)
76 istopg 15100 . . 3 ((topGen‘𝐵) ∈ V → ((topGen‘𝐵) ∈ Top ↔ (∀𝑢(𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) ∧ ∀𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)∀𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)(𝑢𝑣) ∈ (topGen‘𝐵))))
7775, 76syl 14 . 2 (𝐵 ∈ TopBases → ((topGen‘𝐵) ∈ Top ↔ (∀𝑢(𝑢 ⊆ (topGen‘𝐵) → 𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)) ∧ ∀𝑢 ∈ (topGen‘𝐵)∀𝑣 ∈ (topGen‘𝐵)(𝑢𝑣) ∈ (topGen‘𝐵))))
7829, 74, 77mpbir2and 957 1 (𝐵 ∈ TopBases → (topGen‘𝐵) ∈ Top)
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 104  wb 105  wal 1400   = wceq 1402  wcel 2209  wral 2528  wrex 2529  Vcvv 2821  cin 3219  wss 3220   cuni 3935  cfv 5377  topGenctg 13608  Topctop 15098  TopBasesctb 15143
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-sep 4249  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ral 2533  df-rex 2534  df-v 2823  df-sbc 3052  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-id 4438  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fv 5385  df-topgen 13614  df-top 15099  df-bases 15144
This theorem is used by:  tgclb  15166  tgtopon  15167  bastop  15176  resttop  15271  txtop  15361  mopnval  15543  retop  15625
  Copyright terms: Public domain W3C validator