Theorem hausflimlem 23899

Description: If 𝐴 and 𝐵 are both limits of the same filter, then all neighborhoods of 𝐴 and 𝐵 intersect. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Sep-2015.)

Assertion

Ref	Expression
hausflimlem	⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → (𝑈 ∩ 𝑉) ≠ ∅)

Proof of Theorem hausflimlem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1l 1198	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
2		eqid 2729	. . . 4 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
3	2	flimfil 23889	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) → 𝐹 ∈ (Fil‘∪ 𝐽))
4	1, 3	syl 17	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐹 ∈ (Fil‘∪ 𝐽))
5		flimtop 23885	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) → 𝐽 ∈ Top)
6	1, 5	syl 17	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐽 ∈ Top)
7		simp2l 1200	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑈 ∈ 𝐽)
8		simp3l 1202	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐴 ∈ 𝑈)
9		opnneip 23039	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ 𝑈) → 𝑈 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐴}))
10	6, 7, 8, 9	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑈 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐴}))
11		flimnei 23887	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝑈 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐴})) → 𝑈 ∈ 𝐹)
12	1, 10, 11	syl2anc 584	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑈 ∈ 𝐹)
13		simp1r 1199	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
14		simp2r 1201	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑉 ∈ 𝐽)
15		simp3r 1203	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝐵 ∈ 𝑉)
16		opnneip 23039	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑉 ∈ 𝐽 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉) → 𝑉 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐵}))
17	6, 14, 15, 16	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑉 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐵}))
18		flimnei 23887	. . 3 ⊢ ((𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝑉 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝐵})) → 𝑉 ∈ 𝐹)
19	13, 17, 18	syl2anc 584	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → 𝑉 ∈ 𝐹)
20		filinn0 23780	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (Fil‘∪ 𝐽) ∧ 𝑈 ∈ 𝐹 ∧ 𝑉 ∈ 𝐹) → (𝑈 ∩ 𝑉) ≠ ∅)
21	4, 12, 19, 20	syl3anc 1373	1 ⊢ (((𝐴 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ∧ 𝐵 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)) ∧ (𝑈 ∈ 𝐽 ∧ 𝑉 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑉)) → (𝑈 ∩ 𝑉) ≠ ∅)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2925   ∩ cin 3910  ∅c0 4292  {csn 4585  ∪ cuni 4867  ‘cfv 6499  (class class class)co 7369  Topctop 22813  neicnei 23017  Filcfil 23765   fLim cflim 23854

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5229  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5315  ax-pr 5382

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-reu 3352  df-rab 3403  df-v 3446  df-sbc 3751  df-csb 3860  df-dif 3914  df-un 3916  df-in 3918  df-ss 3928  df-nul 4293  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-id 5526  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-iota 6452  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-ov 7372  df-oprab 7373  df-mpo 7374  df-fbas 21293  df-top 22814  df-nei 23018  df-fil 23766  df-flim 23859

This theorem is referenced by:  hausflimi  23900