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Theorem cfilfcls 23878
Description: Similar to ultrafilters (uffclsflim 22636), the cluster points and limit points of a Cauchy filter coincide. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cfilfcls.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
cfilfcls.2 𝑋 = dom dom 𝐷
Assertion
Ref Expression
cfilfcls (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))

Proof of Theorem cfilfcls
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑓 𝑟 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2798 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
21fclselbas 22621 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 𝐽)
32adantl 485 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 𝐽)
4 df-cfil 23859 . . . . . . . . . . . 12 CauFil = (𝑑 ran ∞Met ↦ {𝑓 ∈ (Fil‘dom dom 𝑑) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑓 (𝑑 “ (𝑦 × 𝑦)) ⊆ (0[,)𝑥)})
54mptrcl 6754 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ran ∞Met)
6 xmetunirn 22944 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ran ∞Met ↔ 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
75, 6sylib 221 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
8 cfilfcls.2 . . . . . . . . . . 11 𝑋 = dom dom 𝐷
98fveq2i 6648 . . . . . . . . . 10 (∞Met‘𝑋) = (∞Met‘dom dom 𝐷)
107, 9eleqtrrdi 2901 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
1110adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
12 cfilfcls.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
1312mopntopon 23046 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
1411, 13syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
15 toponuni 21519 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
1614, 15syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑋 = 𝐽)
173, 16eleqtrrd 2893 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥𝑋)
1812mopni2 23100 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽𝑥𝑦) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
19183expb 1117 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
2011, 19sylan 583 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
21 cfilfil 23871 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2210, 21mpancom 687 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2322adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2423ad2antrr 725 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2511adantr 484 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
26 simpll 766 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷))
27 rphalfcl 12404 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
2827adantl 485 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
29 rphalfcl 12404 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
3028, 29syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
31 cfil3i 23873 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3225, 26, 30, 31syl3anc 1368 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3323ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
34 simprr 772 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3525adantr 484 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3617ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥𝑋)
37 rpxr 12386 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ*)
3837ad2antlr 726 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑟 ∈ ℝ*)
39 blssm 23025 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
4035, 36, 38, 39syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
41 simpllr 775 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹))
4228adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
4342rpxrd 12420 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4412blopn 23107 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
4535, 36, 43, 44syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
46 blcntr 23020 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
4735, 36, 42, 46syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
48 fclsopni 22620 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
4941, 45, 47, 34, 48syl13anc 1369 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
50 n0 4260 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5149, 50sylib 221 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
52 elin 3897 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ↔ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5335adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
54 simplrl 776 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑦𝑋)
5542adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
5655rpred 12419 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ)
57 simprr 772 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))
58 blhalf 23012 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ ((𝑟 / 2) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
5953, 54, 56, 57, 58syl22anc 837 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
60 blssm 23025 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6135, 36, 43, 60syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6261sselda 3915 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))) → 𝑧𝑋)
6362adantrr 716 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧𝑋)
64 simpllr 775 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ+)
6564rpred 12419 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
66 simprl 770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
6755rpxrd 12420 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
6836adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥𝑋)
69 blcom 23001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) ∧ (𝑥𝑋𝑧𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7053, 67, 68, 63, 69syl22anc 837 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7166, 70mpbid 235 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
72 blhalf 23012 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7353, 63, 65, 71, 72syl22anc 837 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7459, 73sstrd 3925 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7574ex 416 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7652, 75syl5bi 245 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7776exlimdv 1934 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7851, 77mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
79 filss 22458 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8033, 34, 40, 78, 79syl13anc 1369 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8132, 80rexlimddv 3250 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8281ad2ant2r 746 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
83 toponss 21532 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽) → 𝑦𝑋)
8483adantrr 716 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8514, 84sylan 583 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8685adantr 484 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝑋)
87 simprr 772 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
88 filss 22458 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹𝑦𝑋 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
8924, 82, 86, 87, 88syl13anc 1369 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9020, 89rexlimddv 3250 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝐹)
9190expr 460 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑦𝐽) → (𝑥𝑦𝑦𝐹))
9291ralrimiva 3149 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))
93 flimopn 22580 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9414, 23, 93syl2anc 587 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9517, 92, 94mpbir2and 712 . . . 4 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
9695ex 416 . . 3 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)))
9796ssrdv 3921 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) ⊆ (𝐽 fLim 𝐹))
98 flimfcls 22631 . . 3 (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹)
9998a1i 11 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹))
10097, 99eqssd 3932 1 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1538  wex 1781  wcel 2111  wne 2987  wral 3106  wrex 3107  {crab 3110  cin 3880  wss 3881  c0 4243   cuni 4800   × cxp 5517  dom cdm 5519  ran crn 5520  cima 5522  cfv 6324  (class class class)co 7135  cr 10525  0cc0 10526  *cxr 10663   / cdiv 11286  2c2 11680  +crp 12377  [,)cico 12728  ∞Metcxmet 20076  ballcbl 20078  MetOpencmopn 20081  TopOnctopon 21515  Filcfil 22450   fLim cflim 22539   fClus cfcls 22541  CauFilccfil 23856
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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-iin 4884  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-map 8391  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ico 12732  df-topgen 16709  df-psmet 20083  df-xmet 20084  df-bl 20086  df-mopn 20087  df-fbas 20088  df-top 21499  df-topon 21516  df-bases 21551  df-cld 21624  df-ntr 21625  df-cls 21626  df-nei 21703  df-fil 22451  df-flim 22544  df-fcls 22546  df-cfil 23859
This theorem is referenced by:  relcmpcmet  23922
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