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Theorem en2top 22992
Description: If a topology has two elements, it is the indiscrete topology. (Contributed by FL, 11-Aug-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 10-Sep-2015.)
Assertion
Ref Expression
en2top (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → (𝐽 ≈ 2o ↔ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)))

Proof of Theorem en2top
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → 𝐽 ≈ 2o)
2 toponss 22933 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑥𝐽) → 𝑥𝑋)
32ad2ant2rl 749 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ (𝑋 = ∅ ∧ 𝑥𝐽)) → 𝑥𝑋)
4 simprl 771 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ (𝑋 = ∅ ∧ 𝑥𝐽)) → 𝑋 = ∅)
5 sseq0 4403 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥𝑋𝑋 = ∅) → 𝑥 = ∅)
63, 4, 5syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ (𝑋 = ∅ ∧ 𝑥𝐽)) → 𝑥 = ∅)
7 velsn 4642 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ {∅} ↔ 𝑥 = ∅)
86, 7sylibr 234 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ (𝑋 = ∅ ∧ 𝑥𝐽)) → 𝑥 ∈ {∅})
98expr 456 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → (𝑥𝐽𝑥 ∈ {∅}))
109ssrdv 3989 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → 𝐽 ⊆ {∅})
11 topontop 22919 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
12 0opn 22910 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
1311, 12syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → ∅ ∈ 𝐽)
1413ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
1514snssd 4809 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → {∅} ⊆ 𝐽)
1610, 15eqssd 4001 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → 𝐽 = {∅})
17 0ex 5307 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ V
1817ensn1 9061 . . . . . . . . . . . 12 {∅} ≈ 1o
1916, 18eqbrtrdi 5182 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → 𝐽 ≈ 1o)
2019olcd 875 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → (𝐽 = ∅ ∨ 𝐽 ≈ 1o))
21 sdom2en01 10342 . . . . . . . . . 10 (𝐽 ≺ 2o ↔ (𝐽 = ∅ ∨ 𝐽 ≈ 1o))
2220, 21sylibr 234 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → 𝐽 ≺ 2o)
23 sdomnen 9021 . . . . . . . . 9 (𝐽 ≺ 2o → ¬ 𝐽 ≈ 2o)
2422, 23syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) ∧ 𝑋 = ∅) → ¬ 𝐽 ≈ 2o)
2524ex 412 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → (𝑋 = ∅ → ¬ 𝐽 ≈ 2o))
2625necon2ad 2955 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → (𝐽 ≈ 2o𝑋 ≠ ∅))
271, 26mpd 15 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → 𝑋 ≠ ∅)
2827necomd 2996 . . . 4 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → ∅ ≠ 𝑋)
2913adantr 480 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → ∅ ∈ 𝐽)
30 toponmax 22932 . . . . . 6 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋𝐽)
3130adantr 480 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → 𝑋𝐽)
32 en2eqpr 10047 . . . . 5 ((𝐽 ≈ 2o ∧ ∅ ∈ 𝐽𝑋𝐽) → (∅ ≠ 𝑋𝐽 = {∅, 𝑋}))
331, 29, 31, 32syl3anc 1373 . . . 4 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → (∅ ≠ 𝑋𝐽 = {∅, 𝑋}))
3428, 33mpd 15 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → 𝐽 = {∅, 𝑋})
3534, 27jca 511 . 2 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐽 ≈ 2o) → (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅))
36 simprl 771 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)) → 𝐽 = {∅, 𝑋})
37 simprr 773 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)) → 𝑋 ≠ ∅)
3837necomd 2996 . . . 4 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)) → ∅ ≠ 𝑋)
39 enpr2 10042 . . . 4 ((∅ ∈ V ∧ 𝑋𝐽 ∧ ∅ ≠ 𝑋) → {∅, 𝑋} ≈ 2o)
4017, 30, 38, 39mp3an2ani 1470 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)) → {∅, 𝑋} ≈ 2o)
4136, 40eqbrtrd 5165 . 2 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)) → 𝐽 ≈ 2o)
4235, 41impbida 801 1 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → (𝐽 ≈ 2o ↔ (𝐽 = {∅, 𝑋} ∧ 𝑋 ≠ ∅)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 848   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940  Vcvv 3480  wss 3951  c0 4333  {csn 4626  {cpr 4628   class class class wbr 5143  cfv 6561  1oc1o 8499  2oc2o 8500  cen 8982  csdm 8984  Topctop 22899  TopOnctopon 22916
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-ral 3062  df-rex 3071  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-om 7888  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-card 9979  df-top 22900  df-topon 22917
This theorem is referenced by:  hmphindis  23805
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