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

Theorem hausflim 24312
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 23661 . . 3 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ Top)
2 hausflimi 24311 . . . 4 (𝐽 ∈ Haus → ∃*𝑥 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝑓))
32ralrimivw 3161 . . 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 23247 . . . . . . . . . . . . . 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 4746 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑧} ⊆ 𝑋)
108snn0d 4735 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑧} ≠ ∅)
11 neifil 24211 . . . . . . . . . . . . 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 24179 . . . . . . . . . . . 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 4746 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑤} ⊆ 𝑋)
1715snn0d 4735 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → {𝑤} ≠ ∅)
18 neifil 24211 . . . . . . . . . . . . 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 24179 . . . . . . . . . . . 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 24200 . . . . . . . . . . 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 23437 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ Top → ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ 𝒫 𝑋)
255neisspw 23437 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐽 ∈ Top → ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ⊆ 𝒫 𝑋)
2624, 25unssd 4192 . . . . . . . . . . . . . 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 4178 . . . . . . . . . . . . . 14 ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ⊆ (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))
30 filn0 24193 . . . . . . . . . . . . . . 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 4357 . . . . . . . . . . . . . 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 23236 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐽 ∈ Top → 𝑋 ∈ 𝐽)
3837adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑤 ∈ 𝑋) ∧ 𝑧 ≠ 𝑤)) → 𝑋 ∈ 𝐽)
39 fsubbas 24198 . . . . . . . . . . . . 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 24209 . . . . . . . . . . . . . . 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 6906 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∈ V
47 fvex 6906 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ∈ V
4846, 47unex 7768 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})) ∈ V
49 ssfii 9421 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 24203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3923 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3923 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 24302 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 4194 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 24302 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2846 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2846 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3678 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2971 . . . . . . . . . . . . . . 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 7435 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑓 = (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})))) → (𝐽 fLim 𝑓) = (𝐽 fLim (𝑋filGen(fi‘(((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ∪ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}))))))
7271eleq2d 2849 . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2577 . . . . . . . . . . . . . . . 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 3579 . . . . . . . . . . . . . 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 2959 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ¬ (𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
8281ralbii 3111 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤}) ¬ (𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
83 ralnex 3091 . . . . . . . . . . . 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 3111 . . . . . . . . . 10 (∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧})∀𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) ≠ ∅ ↔ ∀𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑧}) ¬ ∃𝑣 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑤})(𝑢 ∩ 𝑣) = ∅)
86 ralnex 3091 . . . . . . . . . 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 3117 . . . . . . . . 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 3208 . . 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 23683 . . . 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 1569   ∈ wcel 2146  ∃*wmo 2565   ≠ wne 2958  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  Vcvv 3453   ⊆ wss 3899   ∩ cin 4091   ∪ cun 4151  ∅c0 4280  𝒫 cpw 4559  {csn 4587  ∪ cuni 4869  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427  ficfi 9412  fBascfbas 21678  filGencfg 21679  Topctop 23223  TopOnctopon 23240  neicnei 23427  Hauscha 23638  Filcfil 24176   fLim cflim 24265
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-uni 4870  df-int 4910  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-1o 8487  df-2o 8488  df-en 8985  df-fin 8988  df-fi 9413  df-fbas 21687  df-fg 21688  df-top 23224  df-topon 23241  df-nei 23428  df-haus 23645  df-fil 24177  df-flim 24270
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator