Theorem hausflimlem 23894

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 2731	. . . 4 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
3	2	flimfil 23884	. . 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 23880	. . . . 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 23034	. . . 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 23882	. . 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 23034	. . . 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 23882	. . 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 23775	. 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 2111   ≠ wne 2928   ∩ cin 3896  ∅c0 4280  {csn 4573  ∪ cuni 4856  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  Topctop 22808  neicnei 23012  Filcfil 23760   fLim cflim 23849

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-id 5509  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-fbas 21288  df-top 22809  df-nei 23013  df-fil 23761  df-flim 23854

This theorem is referenced by:  hausflimi  23895