MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  bcth2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem bcth2 25202
Description: Baire's Category Theorem, version 2: If countably many closed sets cover 𝑋, then one of them has an interior. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
bcth.2 𝐽 = (MetOpenβ€˜π·)
Assertion
Ref Expression
bcth2 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ β„• ((intβ€˜π½)β€˜(π‘€β€˜π‘˜)) β‰  βˆ…)
Distinct variable groups:   𝐷,π‘˜   π‘˜,𝐽   π‘˜,𝑀   π‘˜,𝑋

Proof of Theorem bcth2
StepHypRef Expression
1 simpll 764 . 2 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹))
2 simprl 768 . 2 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½))
3 cmetmet 25158 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) β†’ 𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹))
43ad2antrr 723 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹))
5 metxmet 24184 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
6 bcth.2 . . . . . . . 8 𝐽 = (MetOpenβ€˜π·)
76mopntopon 24289 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
84, 5, 73syl 18 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
9 topontop 22759 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ 𝐽 ∈ Top)
108, 9syl 17 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐽 ∈ Top)
11 simprr 770 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)
12 toponmax 22772 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ 𝑋 ∈ 𝐽)
138, 12syl 17 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝑋 ∈ 𝐽)
1411, 13eqeltrd 2825 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆͺ ran 𝑀 ∈ 𝐽)
15 isopn3i 22930 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ βˆͺ ran 𝑀 ∈ 𝐽) β†’ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) = βˆͺ ran 𝑀)
1610, 14, 15syl2anc 583 . . . 4 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) = βˆͺ ran 𝑀)
1716, 11eqtrd 2764 . . 3 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) = 𝑋)
18 simplr 766 . . 3 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝑋 β‰  βˆ…)
1917, 18eqnetrd 3000 . 2 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) β‰  βˆ…)
206bcth 25201 . 2 ((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) β‰  βˆ…) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ β„• ((intβ€˜π½)β€˜(π‘€β€˜π‘˜)) β‰  βˆ…)
211, 2, 19, 20syl3anc 1368 1 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ β„• ((intβ€˜π½)β€˜(π‘€β€˜π‘˜)) β‰  βˆ…)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2932  βˆƒwrex 3062  βˆ…c0 4315  βˆͺ cuni 4900  ran crn 5668  βŸΆwf 6530  β€˜cfv 6534  β„•cn 12211  βˆžMetcxmet 21219  Metcmet 21220  MetOpencmopn 21224  Topctop 22739  TopOnctopon 22756  Clsdccld 22864  intcnt 22865  CMetccmet 25126
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2695  ax-rep 5276  ax-sep 5290  ax-nul 5297  ax-pow 5354  ax-pr 5418  ax-un 7719  ax-inf2 9633  ax-dc 10438  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3960  df-nul 4316  df-if 4522  df-pw 4597  df-sn 4622  df-pr 4624  df-op 4628  df-uni 4901  df-int 4942  df-iun 4990  df-iin 4991  df-br 5140  df-opab 5202  df-mpt 5223  df-tr 5257  df-id 5565  df-eprel 5571  df-po 5579  df-so 5580  df-fr 5622  df-we 5624  df-xp 5673  df-rel 5674  df-cnv 5675  df-co 5676  df-dm 5677  df-rn 5678  df-res 5679  df-ima 5680  df-pred 6291  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6486  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-riota 7358  df-ov 7405  df-oprab 7406  df-mpo 7407  df-om 7850  df-1st 7969  df-2nd 7970  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8700  df-map 8819  df-pm 8820  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-q 12932  df-rp 12976  df-xneg 13093  df-xadd 13094  df-xmul 13095  df-ico 13331  df-rest 17373  df-topgen 17394  df-psmet 21226  df-xmet 21227  df-met 21228  df-bl 21229  df-mopn 21230  df-fbas 21231  df-fg 21232  df-top 22740  df-topon 22757  df-bases 22793  df-cld 22867  df-ntr 22868  df-cls 22869  df-nei 22946  df-lm 23077  df-fil 23694  df-fm 23786  df-flim 23787  df-flf 23788  df-cfil 25127  df-cau 25128  df-cmet 25129
This theorem is referenced by:  ubthlem1  30618
  Copyright terms: Public domain W3C validator