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

Theorem bcth2 24838
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 765 . 2 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹))
2 simprl 769 . 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 24794 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) β†’ 𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹))
43ad2antrr 724 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹))
5 metxmet 23831 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (Metβ€˜π‘‹) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
6 bcth.2 . . . . . . . 8 𝐽 = (MetOpenβ€˜π·)
76mopntopon 23936 . . . . . . 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 22406 . . . . . 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 771 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)
12 toponmax 22419 . . . . . . 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 2833 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ βˆͺ ran 𝑀 ∈ 𝐽)
15 isopn3i 22577 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ βˆͺ ran 𝑀 ∈ 𝐽) β†’ ((intβ€˜π½)β€˜βˆͺ ran 𝑀) = βˆͺ ran 𝑀)
1610, 14, 15syl2anc 584 . . . 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 2772 . . 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 767 . . 3 (((𝐷 ∈ (CMetβ€˜π‘‹) ∧ 𝑋 β‰  βˆ…) ∧ (𝑀:β„•βŸΆ(Clsdβ€˜π½) ∧ βˆͺ ran 𝑀 = 𝑋)) β†’ 𝑋 β‰  βˆ…)
1917, 18eqnetrd 3008 . 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 24837 . 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 1371 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 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  βˆƒwrex 3070  βˆ…c0 4321  βˆͺ cuni 4907  ran crn 5676  βŸΆwf 6536  β€˜cfv 6540  β„•cn 12208  βˆžMetcxmet 20921  Metcmet 20922  MetOpencmopn 20926  Topctop 22386  TopOnctopon 22403  Clsdccld 22511  intcnt 22512  CMetccmet 24762
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-dc 10437  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ico 13326  df-rest 17364  df-topgen 17385  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-top 22387  df-topon 22404  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-lm 22724  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-cfil 24763  df-cau 24764  df-cmet 24765
This theorem is referenced by:  ubthlem1  30110
  Copyright terms: Public domain W3C validator