Theorem connsub 22318

Description: Two equivalent ways of saying that a subspace topology is connected. (Contributed by Jeff Hankins, 9-Jul-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 10-Mar-2015.)

Assertion

Ref	Expression
connsub	⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → ((𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 ∀𝑦 ∈ 𝐽 (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)) → ¬ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦))))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐽   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦

Proof of Theorem connsub

Step	Hyp	Ref	Expression
1		connsuba 22317	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → ((𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 ∀𝑦 ∈ 𝐽 (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ ((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅) → ((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) ≠ 𝑆)))
2		inss1 4143	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑥
3		toponss 21824	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝐽) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
4	3	ad2ant2r 747	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → 𝑥 ⊆ 𝑋)
5	2, 4	sstrid 3912	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑋)
6		reldisj 4366	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ 𝑋 → (((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅ ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)))
7	5, 6	syl 17	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅ ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)))
8	7	3anbi3d 1444	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ ((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅) ↔ ((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆))))
9		sseqin2 4130	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦) ↔ ((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) = 𝑆)
10	9	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦) ↔ ((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) = 𝑆))
11	10	bicomd 226	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) = 𝑆 ↔ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦)))
12	11	necon3abid 2977	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → (((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) ≠ 𝑆 ↔ ¬ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦)))
13	8, 12	imbi12d 348	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ (𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) → ((((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ ((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅) → ((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) ≠ 𝑆) ↔ (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)) → ¬ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦))))
14	13	2ralbidva 3119	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 ∀𝑦 ∈ 𝐽 (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ ((𝑥 ∩ 𝑦) ∩ 𝑆) = ∅) → ((𝑥 ∪ 𝑦) ∩ 𝑆) ≠ 𝑆) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 ∀𝑦 ∈ 𝐽 (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)) → ¬ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦))))
15	1, 14	bitrd 282	1 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → ((𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 ∀𝑦 ∈ 𝐽 (((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑦 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑋 ∖ 𝑆)) → ¬ 𝑆 ⊆ (𝑥 ∪ 𝑦))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1089   = wceq 1543   ∈ wcel 2110   ≠ wne 2940  ∀wral 3061   ∖ cdif 3863   ∪ cun 3864   ∩ cin 3865   ⊆ wss 3866  ∅c0 4237  ‘cfv 6380  (class class class)co 7213   ↾_t crest 16925  TopOnctopon 21807  Conncconn 22308

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-en 8627  df-fin 8630  df-fi 9027  df-rest 16927  df-topgen 16948  df-top 21791  df-topon 21808  df-bases 21843  df-cld 21916  df-conn 22309

This theorem is referenced by:  iunconn  22325  clsconn  22327  reconn  23725  iunconnlem2  42228