Theorem iskgen3 23923

Description: Derive the usual definition of "compactly generated". A topology is compactly generated if every subset of 𝑋 that is open in every compact subset is open. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Mar-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
iskgen3.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽

Assertion

Ref	Expression
iskgen3	⊢ (𝐽 ∈ ran 𝑘Gen ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝑋(∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝐽   𝑘,𝑋

Allowed substitution hint:   𝑋(𝑥)

Proof of Theorem iskgen3

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iskgen2 23922	. 2 ⊢ (𝐽 ∈ ran 𝑘Gen ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ (𝑘Gen‘𝐽) ⊆ 𝐽))
2		iskgen3.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
3	2	toptopon 23290	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
4		elkgen 23910	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → (𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)))))
5	3, 4	sylbi 220	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐽 ∈ Top → (𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)))))
6		vex 3458	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑥 ∈ V
7	6	elpw 4564	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑋)
8	7	anbi1i 636	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘))) ↔ (𝑥 ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘))))
9	5, 8	bitr4di 292	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ Top → (𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) ↔ (𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)))))
10	9	imbi1d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → ((𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) → 𝑥 ∈ 𝐽) ↔ ((𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘))) → 𝑥 ∈ 𝐽)))
11		impexp 456	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘))) → 𝑥 ∈ 𝐽) ↔ (𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 → (∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))
12	10, 11	bitrdi 290	. . . . 5 ⊢ (𝐽 ∈ Top → ((𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) → 𝑥 ∈ 𝐽) ↔ (𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 → (∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽))))
13	12	albidv 1955	. . . 4 ⊢ (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥(𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) → 𝑥 ∈ 𝐽) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 → (∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽))))
14		df-ss 3901	. . . 4 ⊢ ((𝑘Gen‘𝐽) ⊆ 𝐽 ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ (𝑘Gen‘𝐽) → 𝑥 ∈ 𝐽))
15		df-ral 3081	. . . 4 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝒫 𝑋(∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 → (∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))
16	13, 14, 15	3bitr4g 317	. . 3 ⊢ (𝐽 ∈ Top → ((𝑘Gen‘𝐽) ⊆ 𝐽 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝑋(∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))
17	16	pm5.32i 585	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ (𝑘Gen‘𝐽) ⊆ 𝐽) ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝑋(∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))
18	1, 17	bitri 278	1 ⊢ (𝐽 ∈ ran 𝑘Gen ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝑋(∀𝑘 ∈ 𝒫 𝑋((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Comp → (𝑥 ∩ 𝑘) ∈ (𝐽 ↾t 𝑘)) → 𝑥 ∈ 𝐽)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080   ⊆ wss 3900   ∩ cin 4092  𝒫 cpw 4560  ∪ cuni 4872  ran crn 5659  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451   ↾_t crest 17641  Topctop 23266  TopOnctopon 23283  Compccmp 23759  𝑘Genckgen 23907

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-en 9012  df-fin 9015  df-fi 9440  df-rest 17643  df-topgen 17664  df-top 23267  df-topon 23284  df-bases 23319  df-cmp 23760  df-kgen 23908

This theorem is used by: (None)