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

Theorem hausflim 24300
Description: A condition for a topology to be Hausdorff in terms of filters. A topology is Hausdorff iff every filter has at most one limit point. (Contributed by Jeff Hankins, 5-Sep-2009.) (Revised by Stefan O'Rear, 6-Aug-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
flimcf.1 𝑋 = ∪ 𝐽
Assertion
Ref Expression
hausflim (𝐽 ∈ Haus ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑓,𝐽   𝑓,𝑋,𝑥

Proof of Theorem hausflim
Dummy variables 𝑣 𝑢 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 haustop 23649 . . 3 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ Top)
2 hausflimi 24299 . . . 4 (𝐽 ∈ Haus → ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
32ralrimivw 3159 . . 3 (𝐽 ∈ Haus → ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
41, 3jca 521 . 2 (𝐽 ∈ Haus → (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
5 flimcf.1 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑋 = ∪ 𝐽
65toptopon 23235 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
76birani 509 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
8 simprll 791 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → 𝑧 ∈ 𝑋)
98snssd 4747 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑧} ⊆ 𝑋)
108snn0d 4736 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑧} ≠ ∅)
11 neifil 24199 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ {𝑧} ⊆ 𝑋 ∧ {𝑧} ≠ ∅) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (Fil‘𝑋))
127, 9, 10, 11syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (Fil‘𝑋))
13 filfbas 24167 . . . . . . . . . . . 12 (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (Fil‘𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (fBas‘𝑋))
1412, 13syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (fBas‘𝑋))
15 simprlr 792 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → 𝑤 ∈ 𝑋)
1615snssd 4747 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑤} ⊆ 𝑋)
1715snn0d 4736 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑤} ≠ ∅)
18 neifil 24199 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ {𝑤} ⊆ 𝑋 ∧ {𝑤} ≠ ∅) → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (Fil‘𝑋))
197, 16, 17, 18syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (Fil‘𝑋))
20 filfbas 24167 . . . . . . . . . . . 12 (((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (Fil‘𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (fBas‘𝑋))
2119, 20syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (fBas‘𝑋))
22 fbunfip 24188 . . . . . . . . . . 11 ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (fBas‘𝑋) ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ (fBas‘𝑋)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ↔ ∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅))
2314, 21, 22syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ↔ ∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅))
245neisspw 23425 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ Top → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ 𝒫 𝑋)
255neisspw 23425 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ Top → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ⊆ 𝒫 𝑋)
2624, 25unssd 4138 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐽 ∈ Top → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋)
2726adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋)
2827a1d 26 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋))
29 ssun1 4124 . . . . . . . . . . . . . 14 ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))
30 filn0 24181 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ (Fil‘𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ≠ ∅)
3112, 30syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ≠ ∅)
32 ssn0 4355 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ≠ ∅) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅)
3329, 31, 32sylancr 599 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅)
3433a1d 26 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅))
35 idd 25 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) → ¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
3628, 34, 353jcad 1147 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) → ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
375topopn 23224 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐽 ∈ Top → 𝑋 ∈ 𝐽)
3837adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → 𝑋 ∈ 𝐽)
39 fsubbas 24186 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 ∈ 𝐽 → ((fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
4038, 39syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
41 fgcl 24197 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋) → (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) ∈ (Fil‘𝑋))
4241adantl 487 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) ∈ (Fil‘𝑋))
43 simplrr 790 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝑧 ≠ 𝑤)
448adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝑧 ∈ 𝑋)
4515adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝑤 ∈ 𝑋)
46 fvex 6898 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ V
47 fvex 6898 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ V
4846, 47unex 7761 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ∈ V
49 ssfii 9411 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ∈ V → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))
5048, 49ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))
51 ssfg 24191 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋) → (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
5251adantl 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
5350, 52sstrid 3942 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
5429, 53sstrid 3942 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
557adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
56 elflim 24290 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ (𝑧 ∈ 𝑋 ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
5755, 42, 56syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ (𝑧 ∈ 𝑋 ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
5844, 54, 57mpbir2and 726 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
5953unssbd 4140 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))
60 elflim 24290 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ (𝑤 ∈ 𝑋 ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
6155, 42, 60syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ (𝑤 ∈ 𝑋 ∧ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
6245, 59, 61mpbir2and 726 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → 𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
63 eleq1w 2844 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ 𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
64 eleq1w 2844 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = 𝑤 → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ↔ 𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
6563, 64moi 3676 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ∧ (𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ∧ 𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))) → 𝑧 = 𝑤)
66653com23 1144 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ∧ 𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))) ∧ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))) → 𝑧 = 𝑤)
67663expia 1139 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ (𝑧 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) ∧ 𝑤 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))) → (∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) → 𝑧 = 𝑤))
6844, 45, 58, 62, 67syl22anc 852 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))) → 𝑧 = 𝑤))
6968necon3ad 2969 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → (𝑧 ≠ 𝑤 → ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
7043, 69mpd 16 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
71 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑓 = (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → (𝐽 fLim 𝑓) = (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
7271eleq2d 2847 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑓 = (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓) ↔ 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
7372mobidv 2575 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑓 = (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → (∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓) ↔ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
7473notbid 321 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 = (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → (¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓) ↔ ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))))
7574rspcev 3577 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))))) → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
7642, 70, 75syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋)) → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
7776ex 418 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ((fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) ∈ (fBas‘𝑋) → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
7840, 77sylbird 263 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (((((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
7936, 78syld 48 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))) → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
8023, 79sylbird 263 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ → ∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
81 df-ne 2957 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ¬ (𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
8281ralbii 3109 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ¬ (𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
83 ralnex 3089 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ¬ (𝑢 ∩ 𝑣) = ∅ ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
8482, 83bitri 278 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
8584ralbii 3109 . . . . . . . . . 10 (∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ¬ ∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
86 ralnex 3089 . . . . . . . . . 10 (∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ¬ ∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅ ↔ ¬ ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
8785, 86bitri 278 . . . . . . . . 9 (∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ¬ ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
88 rexnal 3115 . . . . . . . . 9 (∃𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ¬ ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓) ↔ ¬ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
8980, 87, 883imtr3g 298 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (¬ ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅ → ¬ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
9089con4d 116 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → (∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓) → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅))
9190imp 412 . . . . . 6 (((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
9291an32s 665 . . . . 5 (((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
9392expr 462 . . . 4 (((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) ∧ (𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋)) → (𝑧 ≠ 𝑤 → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅))
9493ralrimivva 3206 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) → ∀𝑧 ∈ 𝑋 ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝑧 ≠ 𝑤 → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅))
956birani 509 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
96 hausnei2 23671 . . . 4 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → (𝐽 ∈ Haus ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝑧 ≠ 𝑤 → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)))
9795, 96syl 18 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) → (𝐽 ∈ Haus ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ∀𝑤 ∈ 𝑋 (𝑧 ≠ 𝑤 → ∃𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)))
9894, 97mpbird 260 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)) → 𝐽 ∈ Haus)
994, 98impbii 212 1 (𝐽 ∈ Haus ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑓 ∈ (Fil‘𝑋)∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∃*wmo 2563   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  ∃wrex 3087  Vcvv 3451   ∪ cun 3897   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  𝒫 cpw 4557  {csn 4584  ∪ cuni 4867  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ficfi 9402  fBascfbas 21666  filGencfg 21667  Topctop 23211  TopOnctopon 23228  neicnei 23415  Hauscha 23626  Filcfil 24164   fLim cflim 24253
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1o 8476  df-2o 8477  df-en 8974  df-fin 8977  df-fi 9403  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-top 23212  df-topon 23229  df-nei 23416  df-haus 23633  df-fil 24165  df-flim 24258
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator