Theorem cmpfiiin 42653

Description: In a compact topology, a system of closed sets with nonempty finite intersections has a nonempty intersection. (Contributed by Stefan O'Rear, 22-Feb-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
cmpfiiin.x	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
cmpfiiin.j	⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
cmpfiiin.s	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
cmpfiiin.z	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑙 ⊆ 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin)) → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆) ≠ ∅)

Assertion

Ref	Expression
cmpfiiin	⊢ (𝜑 → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝐼 𝑆) ≠ ∅)

Distinct variable groups:   𝜑,𝑘,𝑙   𝑘,𝐼,𝑙   𝑘,𝐽,𝑙   𝑆,𝑙   𝑘,𝑋,𝑙

Allowed substitution hint:   𝑆(𝑘)

Proof of Theorem cmpfiiin

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cmpfiiin.j	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
2		cmptop 23424	. . . . 5 ⊢ (𝐽 ∈ Comp → 𝐽 ∈ Top)
3	1, 2	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Top)
4		cmpfiiin.x	. . . . 5 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
5	4	topcld 23064	. . . 4 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝑋 ∈ (Clsd‘𝐽))
6	3, 5	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (Clsd‘𝐽))
7		cmpfiiin.s	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
8	4	cldss 23058	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
9	7, 8	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐼) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
10	9	ralrimiva 3152	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐼 𝑆 ⊆ 𝑋)
11		riinint 5994	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐼 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝐼 𝑆) = ∩ ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)))
12	6, 10, 11	syl2anc 583	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝐼 𝑆) = ∩ ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)))
13	6	snssd 4834	. . . 4 ⊢ (𝜑 → {𝑋} ⊆ (Clsd‘𝐽))
14	7	fmpttd 7149	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆):𝐼⟶(Clsd‘𝐽))
15	14	frnd 6755	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆) ⊆ (Clsd‘𝐽))
16	13, 15	unssd 4215	. . 3 ⊢ (𝜑 → ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)) ⊆ (Clsd‘𝐽))
17		elin 3992	. . . . . . 7 ⊢ (𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin) ↔ (𝑙 ∈ 𝒫 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin))
18		elpwi 4629	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑙 ∈ 𝒫 𝐼 → 𝑙 ⊆ 𝐼)
19	18	anim1i 614	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑙 ∈ 𝒫 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin) → (𝑙 ⊆ 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin))
20	17, 19	sylbi 217	. . . . . 6 ⊢ (𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin) → (𝑙 ⊆ 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin))
21		cmpfiiin.z	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑙 ⊆ 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin)) → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆) ≠ ∅)
22		nesym 3003	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆) ≠ ∅ ↔ ¬ ∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆))
23	21, 22	sylib 218	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑙 ⊆ 𝐼 ∧ 𝑙 ∈ Fin)) → ¬ ∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆))
24	20, 23	sylan2 592	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin)) → ¬ ∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆))
25	24	nrexdv 3155	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ¬ ∃𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin)∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆))
26		elrfirn2 42652	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ ∀𝑘 ∈ 𝐼 𝑆 ⊆ 𝑋) → (∅ ∈ (fi‘({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆))) ↔ ∃𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin)∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆)))
27	6, 10, 26	syl2anc 583	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∅ ∈ (fi‘({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆))) ↔ ∃𝑙 ∈ (𝒫 𝐼 ∩ Fin)∅ = (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝑙 𝑆)))
28	25, 27	mtbird 325	. . 3 ⊢ (𝜑 → ¬ ∅ ∈ (fi‘({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆))))
29		cmpfii 23438	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Comp ∧ ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)) ⊆ (Clsd‘𝐽) ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)))) → ∩ ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)) ≠ ∅)
30	1, 16, 28, 29	syl3anc 1371	. 2 ⊢ (𝜑 → ∩ ({𝑋} ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ 𝑆)) ≠ ∅)
31	12, 30	eqnetrd 3014	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∩ ∩ 𝑘 ∈ 𝐼 𝑆) ≠ ∅)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1537   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2946  ∀wral 3067  ∃wrex 3076   ∪ cun 3974   ∩ cin 3975   ⊆ wss 3976  ∅c0 4352  𝒫 cpw 4622  {csn 4648  ∪ cuni 4931  ∩ cint 4970  ∩ ciin 5016   ↦ cmpt 5249  ran crn 5701  ‘cfv 6573  Fincfn 9003  ficfi 9479  Topctop 22920  Clsdccld 23045  Compccmp 23415

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-ral 3068  df-rex 3077  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-iin 5018  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-om 7904  df-1o 8522  df-en 9004  df-dom 9005  df-fin 9007  df-fi 9480  df-top 22921  df-cld 23048  df-cmp 23416

This theorem is referenced by:  kelac1  43020