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

Theorem dissnlocfin 22144
 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 21610 . 2 (𝑋𝑉 → 𝒫 𝑋 ∈ Top)
2 eqidd 2799 . 2 (𝑋𝑉𝑋 = 𝑋)
3 snelpwi 5303 . . . . 5 (𝑧𝑋 → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
43adantl 485 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑧} ∈ 𝒫 𝑋)
5 vsnid 4562 . . . . 5 𝑧 ∈ {𝑧}
65a1i 11 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → 𝑧 ∈ {𝑧})
7 nfv 1915 . . . . . 6 𝑢(𝑋𝑉𝑧𝑋)
8 nfrab1 3337 . . . . . 6 𝑢{𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅}
9 nfcv 2955 . . . . . 6 𝑢{{𝑧}}
10 dissnref.c . . . . . . . . . 10 𝐶 = {𝑢 ∣ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}}
1110abeq2i 2925 . . . . . . . . 9 (𝑢𝐶 ↔ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
1211anbi1i 626 . . . . . . . 8 ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
13 simpr 488 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑥})
14 simplr 768 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → 𝑢 = {𝑥})
1514ineq1d 4138 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑥} ∩ {𝑧}))
16 disjsn2 4608 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥𝑧 → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1716adantl 485 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ({𝑥} ∩ {𝑧}) = ∅)
1815, 17eqtrd 2833 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
19 simp-4r 783 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
2019neneqd 2992 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) ∧ 𝑥𝑧) → ¬ (𝑢 ∩ {𝑧}) = ∅)
2118, 20pm2.65da 816 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → ¬ 𝑥𝑧)
22 nne 2991 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥𝑧𝑥 = 𝑧)
2321, 22sylib 221 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑥 = 𝑧)
2423sneqd 4537 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → {𝑥} = {𝑧})
2513, 24eqtrd 2833 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2625r19.29an 3247 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) → 𝑢 = {𝑧})
2726an32s 651 . . . . . . . . . 10 ((((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥}) ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) → 𝑢 = {𝑧})
2827anasss 470 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)) → 𝑢 = {𝑧})
29 sneq 4535 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑧 → {𝑥} = {𝑧})
3029rspceeqv 3586 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧𝑋𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
3130adantll 713 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → ∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥})
32 simpr 488 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → 𝑢 = {𝑧})
3332ineq1d 4138 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = ({𝑧} ∩ {𝑧}))
34 inidm 4145 . . . . . . . . . . . 12 ({𝑧} ∩ {𝑧}) = {𝑧}
3533, 34eqtrdi 2849 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) = {𝑧})
36 vex 3444 . . . . . . . . . . . . 13 𝑧 ∈ V
3736snnz 4672 . . . . . . . . . . . 12 {𝑧} ≠ ∅
3837a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → {𝑧} ≠ ∅)
3935, 38eqnetrd 3054 . . . . . . . . . 10 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅)
4031, 39jca 515 . . . . . . . . 9 (((𝑋𝑉𝑧𝑋) ∧ 𝑢 = {𝑧}) → (∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
4128, 40impbida 800 . . . . . . . 8 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((∃𝑥𝑋 𝑢 = {𝑥} ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
4212, 41syl5bb 286 . . . . . . 7 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ((𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅) ↔ 𝑢 = {𝑧}))
43 rabid 3331 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ (𝑢𝐶 ∧ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
44 velsn 4541 . . . . . . 7 (𝑢 ∈ {{𝑧}} ↔ 𝑢 = {𝑧})
4542, 43, 443bitr4g 317 . . . . . 6 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → (𝑢 ∈ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ↔ 𝑢 ∈ {{𝑧}}))
467, 8, 9, 45eqrd 3934 . . . . 5 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} = {{𝑧}})
47 snfi 8580 . . . . 5 {{𝑧}} ∈ Fin
4846, 47eqeltrdi 2898 . . . 4 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)
49 eleq2 2878 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → (𝑧𝑦𝑧 ∈ {𝑧}))
50 ineq2 4133 . . . . . . . . 9 (𝑦 = {𝑧} → (𝑢𝑦) = (𝑢 ∩ {𝑧}))
5150neeq1d 3046 . . . . . . . 8 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑢𝑦) ≠ ∅ ↔ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅))
5251rabbidv 3427 . . . . . . 7 (𝑦 = {𝑧} → {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} = {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅})
5352eleq1d 2874 . . . . . 6 (𝑦 = {𝑧} → ({𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin ↔ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin))
5449, 53anbi12d 633 . . . . 5 (𝑦 = {𝑧} → ((𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin) ↔ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)))
5554rspcev 3571 . . . 4 (({𝑧} ∈ 𝒫 𝑋 ∧ (𝑧 ∈ {𝑧} ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢 ∩ {𝑧}) ≠ ∅} ∈ Fin)) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
564, 6, 48, 55syl12anc 835 . . 3 ((𝑋𝑉𝑧𝑋) → ∃𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
5756ralrimiva 3149 . 2 (𝑋𝑉 → ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin))
58 unipw 5309 . . . 4 𝒫 𝑋 = 𝑋
5958eqcomi 2807 . . 3 𝑋 = 𝒫 𝑋
6010unisngl 22142 . . 3 𝑋 = 𝐶
6159, 60islocfin 22132 . 2 (𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋) ↔ (𝒫 𝑋 ∈ Top ∧ 𝑋 = 𝑋 ∧ ∀𝑧𝑋𝑦 ∈ 𝒫 𝑋(𝑧𝑦 ∧ {𝑢𝐶 ∣ (𝑢𝑦) ≠ ∅} ∈ Fin)))
621, 2, 57, 61syl3anbrc 1340 1 (𝑋𝑉𝐶 ∈ (LocFin‘𝒫 𝑋))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  {cab 2776   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  {crab 3110   ∩ cin 3880  ∅c0 4243  𝒫 cpw 4497  {csn 4525  ∪ cuni 4801  ‘cfv 6325  Fincfn 8495  Topctop 21508  LocFinclocfin 22119 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-sep 5168  ax-nul 5175  ax-pow 5232  ax-pr 5296  ax-un 7444 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-ral 3111  df-rex 3112  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  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 4802  df-br 5032  df-opab 5094  df-mpt 5112  df-tr 5138  df-id 5426  df-eprel 5431  df-po 5439  df-so 5440  df-fr 5479  df-we 5481  df-xp 5526  df-rel 5527  df-cnv 5528  df-co 5529  df-dm 5530  df-rn 5531  df-res 5532  df-ima 5533  df-ord 6163  df-on 6164  df-lim 6165  df-suc 6166  df-iota 6284  df-fun 6327  df-fn 6328  df-f 6329  df-f1 6330  df-fo 6331  df-f1o 6332  df-fv 6333  df-om 7564  df-1o 8088  df-en 8496  df-fin 8499  df-top 21509  df-locfin 22122 This theorem is referenced by:  dispcmp  31227
 Copyright terms: Public domain W3C validator