Theorem hausmapdom 23508

Description: If 𝑋 is a first-countable Hausdorff space, then the cardinality of the closure of a set 𝐴 is bounded by ℕ to the power 𝐴. In particular, a first-countable Hausdorff space with a dense subset 𝐴 has cardinality at most 𝐴↑ℕ, and a separable first-countable Hausdorff space has cardinality at most 𝒫 ℕ. (Compare hauspwpwdom 23996 to see a weaker result if the assumption of first-countability is omitted.) (Contributed by Mario Carneiro, 9-Apr-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
hauspwdom.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽

Assertion

Ref	Expression
hausmapdom	⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) ≼ (𝐴 ↑m ℕ))

Proof of Theorem hausmapdom

Dummy variables 𝑥 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		hauspwdom.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
2	1	1stcelcls 23469	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝐴 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)))
3	2	3adant1 1131	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝐴 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)))
4		uniexg 7760	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐽 ∈ Haus → ∪ 𝐽 ∈ V)
5	4	3ad2ant1 1134	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ∪ 𝐽 ∈ V)
6	1, 5	eqeltrid 2845	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → 𝑋 ∈ V)
7		simp3 1139	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → 𝐴 ⊆ 𝑋)
8	6, 7	ssexd 5324	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → 𝐴 ∈ V)
9		nnex 12272	. . . . . . . . 9 ⊢ ℕ ∈ V
10		elmapg 8879	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ ℕ ∈ V) → (𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ↔ 𝑓:ℕ⟶𝐴))
11	8, 9, 10	sylancl 586	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ↔ 𝑓:ℕ⟶𝐴))
12	11	anbi1d 631	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ((𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥) ↔ (𝑓:ℕ⟶𝐴 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)))
13	12	exbidv 1921	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (∃𝑓(𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥) ↔ ∃𝑓(𝑓:ℕ⟶𝐴 ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)))
14	3, 13	bitr4d 282	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ ∃𝑓(𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)))
15		df-rex 3071	. . . . 5 ⊢ (∃𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ)𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥 ↔ ∃𝑓(𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ) ∧ 𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥))
16	14, 15	bitr4di 289	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ ∃𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ)𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥))
17		vex 3484	. . . . 5 ⊢ 𝑥 ∈ V
18	17	elima 6083	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) “ (𝐴 ↑m ℕ)) ↔ ∃𝑓 ∈ (𝐴 ↑m ℕ)𝑓(⇝𝑡‘𝐽)𝑥)
19	16, 18	bitr4di 289	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ 𝑥 ∈ ((⇝𝑡‘𝐽) “ (𝐴 ↑m ℕ))))
20	19	eqrdv 2735	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = ((⇝𝑡‘𝐽) “ (𝐴 ↑m ℕ)))
21		ovex 7464	. . 3 ⊢ (𝐴 ↑m ℕ) ∈ V
22		lmfun 23389	. . . 4 ⊢ (𝐽 ∈ Haus → Fun (⇝𝑡‘𝐽))
23	22	3ad2ant1 1134	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → Fun (⇝𝑡‘𝐽))
24		imadomg 10574	. . 3 ⊢ ((𝐴 ↑m ℕ) ∈ V → (Fun (⇝𝑡‘𝐽) → ((⇝𝑡‘𝐽) “ (𝐴 ↑m ℕ)) ≼ (𝐴 ↑m ℕ)))
25	21, 23, 24	mpsyl 68	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ((⇝𝑡‘𝐽) “ (𝐴 ↑m ℕ)) ≼ (𝐴 ↑m ℕ))
26	20, 25	eqbrtrd 5165	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Haus ∧ 𝐽 ∈ 1stω ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) ≼ (𝐴 ↑m ℕ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1540  ∃wex 1779   ∈ wcel 2108  ∃wrex 3070  Vcvv 3480   ⊆ wss 3951  ∪ cuni 4907   class class class wbr 5143   “ cima 5688  Fun wfun 6555  ⟶wf 6557  ‘cfv 6561  (class class class)co 7431   ↑_m cmap 8866   ≼ cdom 8983  ℕcn 12266  clsccl 23026  ⇝_𝑡clm 23234  Hauscha 23316  1^stωc1stc 23445

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-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cc 10475  ax-ac2 10503  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232

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-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  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-iun 4993  df-iin 4994  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-se 5638  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-pred 6321  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-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-card 9979  df-acn 9982  df-ac 10156  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-top 22900  df-topon 22917  df-cld 23027  df-ntr 23028  df-cls 23029  df-lm 23237  df-haus 23323  df-1stc 23447

This theorem is referenced by:  hauspwdom  23509