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

Theorem dissnlocfin 21612
Description: The set of singletons is locally finite in the discrete topology. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Jan-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
dissnref.c 𝐶 = {𝑢 ∣ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}}
Assertion
Ref Expression
dissnlocfin (𝑋𝑉𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋))
Distinct variable groups:   𝑢,𝐶,𝑥   𝑢,𝑉,𝑥   𝑢,𝑋,𝑥

Proof of Theorem dissnlocfin
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 distop 21079 . 2 (𝑋𝑉 → 𝒫 𝑋 ∈ Top)
2 eqidd 2766 . 2 (𝑋𝑉𝑋 = 𝑋)
3 snelpwi 5068 . . . . 5 (𝑧𝑋 → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
43adantl 473 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
5 vsnid 4367 . . . . 5 𝑧 ∈ {𝑧}
65a1i 11 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → 𝑧 ∈ {𝑧})
7 nfv 2009 . . . . . 6 𝑢(𝑋𝑉𝑧𝑋)
8 nfrab1 3270 . . . . . 6 𝑢{𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅}
9 nfcv 2907 . . . . . 6 𝑢{{𝑧}}
10 dissnref.c . . . . . . . . . 10 𝐶 = {𝑢 ∣ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}}
1110abeq2i 2878 . . . . . . . . 9 (𝑢𝐶 ↔ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
1211anbi1i 617 . . . . . . . 8 ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
13 simpr 477 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑥})
14 simplr 785 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑢 = {𝑥})
1514ineq1d 3975 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑥} ∩ {𝑧}))
16 disjsn2 4403 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥𝑧 → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1716adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1815, 17eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
19 simp-4r 803 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
2019neneqd 2942 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ¬ (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
2118, 20pm2.65da 851 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → ¬ 𝑥𝑧)
22 nne 2941 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥𝑧𝑥 = 𝑧)
2321, 22sylib 209 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑥 = 𝑧)
2423sneqd 4346 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → {𝑥} = {𝑧})
2513, 24eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2625r19.29an 3224 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2726an32s 642 . . . . . . . . . 10 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) → 𝑢 = {𝑧})
2827anasss 458 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)) → 𝑢 = {𝑧})
29 sneq 4344 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑧 → {𝑥} = {𝑧})
3029rspceeqv 3479 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧𝑋𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
3130adantll 705 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
32 simpr 477 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → 𝑢 = {𝑧})
3332ineq1d 3975 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑧} ∩ {𝑧}))
34 inidm 3982 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑧} ∩ {𝑧}) = {𝑧}
3533, 34syl6eq 2815 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = {𝑧})
36 vex 3353 . . . . . . . . . . . . 13 𝑧 ∈ V
3736snnz 4463 . . . . . . . . . . . 12 {𝑧} ≠ ∅
3837a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → {𝑧} ≠ ∅)
3935, 38eqnetrd 3004 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
4031, 39jca 507 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
4128, 40impbida 835 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
4212, 41syl5bb 274 . . . . . . 7 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
43 rabid 3263 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ (𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
44 velsn 4350 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {{𝑧}} ↔ 𝑢 = {𝑧})
4542, 43, 443bitr4g 305 . . . . . 6 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ 𝑢 ∈ {{𝑧}}))
467, 8, 9, 45eqrd 3780 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} = {{𝑧}})
47 snfi 8245 . . . . 5 {{𝑧}} ∈ Fin
4846, 47syl6eqel 2852 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)
49 eleq2 2833 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → (𝑧𝑦𝑧 ∈ {𝑧}))
50 ineq2 3970 . . . . . . . . 9 (𝑦 = {𝑧} → (𝑢𝑦) = (𝑢 ∩ {𝑧}))
5150neeq1d 2996 . . . . . . . 8 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑢𝑦) ≠ ∅ ↔ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
5251rabbidv 3338 . . . . . . 7 (𝑦 = {𝑧} → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} = {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅})
5352eleq1d 2829 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → ({𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin ↔ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin))
5449, 53anbi12d 624 . . . . 5 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin) ↔ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)))
5554rspcev 3461 . . . 4 (({𝑧} ∈ 𝒫 𝑋 ∧ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
564, 6, 48, 55syl12anc 865 . . 3 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
5756ralrimiva 3113 . 2 (𝑋𝑉 → ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
58 unipw 5074 . . . 4 𝒫 𝑋 = 𝑋
5958eqcomi 2774 . . 3 𝑋 = 𝒫 𝑋
6010unisngl 21610 . . 3 𝑋 = 𝐶
6159, 60islocfin 21600 . 2 (𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋) ↔ (𝒫 𝑋 ∈ Top ∧ 𝑋 = 𝑋 ∧ ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin)))
621, 2, 57, 61syl3anbrc 1443 1 (𝑋𝑉𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  {cab 2751  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  {crab 3059  cin 3731  c0 4079  𝒫 cpw 4315  {csn 4334   cuni 4594  cfv 6068  Fincfn 8160  Topctop 20977  LocFinclocfin 21587
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-ral 3060  df-rex 3061  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-om 7264  df-1o 7764  df-en 8161  df-fin 8164  df-top 20978  df-locfin 21590
This theorem is referenced by:  dispcmp  30373
  Copyright terms: Public domain W3C validator