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

Theorem isfild 24084
Description: Sufficient condition for a set of the form {𝑥 ∈ 𝒫 𝐴𝜑} to be a filter. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Dec-2013.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.) (Revised by AV, 10-Apr-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
isfild.1 (𝜑 → (𝑥𝐹 ↔ (𝑥𝐴𝜓)))
isfild.2 (𝜑𝐴𝑉)
isfild.3 (𝜑[𝐴 / 𝑥]𝜓)
isfild.4 (𝜑 → ¬ [∅ / 𝑥]𝜓)
isfild.5 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → ([𝑧 / 𝑥]𝜓[𝑦 / 𝑥]𝜓))
isfild.6 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝐴) → (([𝑦 / 𝑥]𝜓[𝑧 / 𝑥]𝜓) → [(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓))
Assertion
Ref Expression
isfild (𝜑𝐹 ∈ (Fil‘𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑧,𝐴   𝑥,𝐹,𝑦   𝑦,𝑧,𝐹   𝜑,𝑥,𝑦   𝜑,𝑧   𝜓,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜓(𝑥, 𝑧)   𝑉(𝑥, 𝑦, 𝑧)

Proof of Theorem isfild
StepHypRef Expression
1 isfild.1 . . . . 5 (𝜑 → (𝑥𝐹 ↔ (𝑥𝐴𝜓)))
2 velpw 4562 . . . . . 6 (𝑥 ∈ 𝒫 𝐴𝑥𝐴)
32biranri 511 . . . . 5 ((𝑥𝐴𝜓) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐴)
41, 3biimtrdi 256 . . . 4 (𝜑 → (𝑥𝐹𝑥 ∈ 𝒫 𝐴))
54ssrdv 3937 . . 3 (𝜑𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴)
6 isfild.4 . . . 4 (𝜑 → ¬ [∅ / 𝑥]𝜓)
7 isfild.2 . . . . . 6 (𝜑𝐴𝑉)
81, 7isfildlem 24083 . . . . 5 (𝜑 → (∅ ∈ 𝐹 ↔ (∅ ⊆ 𝐴[∅ / 𝑥]𝜓)))
9 simpr 490 . . . . 5 ((∅ ⊆ 𝐴[∅ / 𝑥]𝜓) → [∅ / 𝑥]𝜓)
108, 9biimtrdi 256 . . . 4 (𝜑 → (∅ ∈ 𝐹[∅ / 𝑥]𝜓))
116, 10mtod 201 . . 3 (𝜑 → ¬ ∅ ∈ 𝐹)
12 isfild.3 . . . . 5 (𝜑[𝐴 / 𝑥]𝜓)
13 ssid 3953 . . . . 5 𝐴𝐴
1412, 13jctil 529 . . . 4 (𝜑 → (𝐴𝐴[𝐴 / 𝑥]𝜓))
151, 7isfildlem 24083 . . . 4 (𝜑 → (𝐴𝐹 ↔ (𝐴𝐴[𝐴 / 𝑥]𝜓)))
1614, 15mpbird 260 . . 3 (𝜑𝐴𝐹)
175, 11, 163jca 1146 . 2 (𝜑 → (𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ ¬ ∅ ∈ 𝐹𝐴𝐹))
18 elpwi 4564 . . . 4 (𝑦 ∈ 𝒫 𝐴𝑦𝐴)
19 isfild.5 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → ([𝑧 / 𝑥]𝜓[𝑦 / 𝑥]𝜓))
20 simp2 1155 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → 𝑦𝐴)
2119, 20jctild 535 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → ([𝑧 / 𝑥]𝜓 → (𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓)))
2221adantld 496 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → ((𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓) → (𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓)))
231, 7isfildlem 24083 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑧𝐹 ↔ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)))
24233ad2ant1 1151 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → (𝑧𝐹 ↔ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)))
251, 7isfildlem 24083 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑦𝐹 ↔ (𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓)))
26253ad2ant1 1151 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → (𝑦𝐹 ↔ (𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓)))
2722, 24, 263imtr4d 297 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝑦) → (𝑧𝐹𝑦𝐹))
28273expa 1136 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦𝐴) ∧ 𝑧𝑦) → (𝑧𝐹𝑦𝐹))
2928impancom 457 . . . . . 6 (((𝜑𝑦𝐴) ∧ 𝑧𝐹) → (𝑧𝑦𝑦𝐹))
3029rexlimdva 3163 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐴) → (∃𝑧𝐹 𝑧𝑦𝑦𝐹))
3130ex 418 . . . 4 (𝜑 → (𝑦𝐴 → (∃𝑧𝐹 𝑧𝑦𝑦𝐹)))
3218, 31syl5 35 . . 3 (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝒫 𝐴 → (∃𝑧𝐹 𝑧𝑦𝑦𝐹)))
3332ralrimiv 3153 . 2 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ 𝒫 𝐴(∃𝑧𝐹 𝑧𝑦𝑦𝐹))
34 ssinss1 4191 . . . . . . 7 (𝑦𝐴 → (𝑦𝑧) ⊆ 𝐴)
3534ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)) → (𝑦𝑧) ⊆ 𝐴)
3635a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)) → (𝑦𝑧) ⊆ 𝐴))
37 an4 669 . . . . . 6 (((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)) ↔ ((𝑦𝐴𝑧𝐴) ∧ ([𝑦 / 𝑥]𝜓[𝑧 / 𝑥]𝜓)))
38 isfild.6 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑦𝐴𝑧𝐴) → (([𝑦 / 𝑥]𝜓[𝑧 / 𝑥]𝜓) → [(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓))
39383expb 1138 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐴𝑧𝐴)) → (([𝑦 / 𝑥]𝜓[𝑧 / 𝑥]𝜓) → [(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓))
4039expimpd 459 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑦𝐴𝑧𝐴) ∧ ([𝑦 / 𝑥]𝜓[𝑧 / 𝑥]𝜓)) → [(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓))
4137, 40biimtrid 245 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)) → [(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓))
4236, 41jcad 522 . . . 4 (𝜑 → (((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓)) → ((𝑦𝑧) ⊆ 𝐴[(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓)))
4325, 23anbi12d 644 . . . 4 (𝜑 → ((𝑦𝐹𝑧𝐹) ↔ ((𝑦𝐴[𝑦 / 𝑥]𝜓) ∧ (𝑧𝐴[𝑧 / 𝑥]𝜓))))
441, 7isfildlem 24083 . . . 4 (𝜑 → ((𝑦𝑧) ∈ 𝐹 ↔ ((𝑦𝑧) ⊆ 𝐴[(𝑦𝑧) / 𝑥]𝜓)))
4542, 43, 443imtr4d 297 . . 3 (𝜑 → ((𝑦𝐹𝑧𝐹) → (𝑦𝑧) ∈ 𝐹))
4645ralrimivv 3203 . 2 (𝜑 → ∀𝑦𝐹𝑧𝐹 (𝑦𝑧) ∈ 𝐹)
47 isfil2 24082 . 2 (𝐹 ∈ (Fil‘𝐴) ↔ ((𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴 ∧ ¬ ∅ ∈ 𝐹𝐴𝐹) ∧ ∀𝑦 ∈ 𝒫 𝐴(∃𝑧𝐹 𝑧𝑦𝑦𝐹) ∧ ∀𝑦𝐹𝑧𝐹 (𝑦𝑧) ∈ 𝐹))
4817, 33, 46, 47syl3anbrc 1362 1 (𝜑𝐹 ∈ (Fil‘𝐴))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 401  w3a 1103  wcel 2145  wral 3076  wrex 3086  [wsbc 3739  cin 3898  wss 3899  c0 4279  𝒫 cpw 4557  cfv 6533  Filcfil 24071
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 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5550  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fv 6541  df-fbas 21582  df-fil 24072
This theorem is used by:  snfil  24090  fgcl  24104  filuni  24111  cfinfil  24119  csdfil  24120  supfil  24121  fin1aufil  24158
  Copyright terms: Public domain W3C validator