Users' Mathboxes Mathbox for Stefan O'Rear < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ismrcd1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ismrcd1 43975
Description: Any function from the subsets of a set to itself, which is extensive (satisfies mrcssid 17841), isotone (satisfies mrcss 17840), and idempotent (satisfies mrcidm 17843) has a collection of fixed points which is a Moore collection, and itself is the closure operator for that collection. This can be taken as an alternate definition for the closure operators. This is the first half, ismrcd2 43976 is the second. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ismrcd.b (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉)
ismrcd.f (𝜑 → 𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵)
ismrcd.e ((𝜑 ∧ 𝑥 ⊆ 𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
ismrcd.m ((𝜑 ∧ 𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥))
ismrcd.i ((𝜑 ∧ 𝑥 ⊆ 𝐵) → (𝐹‘(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
Assertion
Ref Expression
ismrcd1 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ∈ (Moore‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝑉,𝑦

Proof of Theorem ismrcd1
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 inss1 4136 . . . 4 (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹
2 dmss 5896 . . . 4 ((𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ dom 𝐹)
31, 2ax-mp 5 . . 3 dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ dom 𝐹
4 ismrcd.f . . 3 (𝜑 → 𝐹:𝒫 𝐵⟶𝒫 𝐵)
53, 4fssdm 6759 . 2 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
6 ssid 3935 . . . . . . 7 𝐵 ⊆ 𝐵
7 ismrcd.b . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉)
8 elpwg 4563 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ 𝑉 → (𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝐵 ⊆ 𝐵))
97, 8syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝐵 ⊆ 𝐵))
106, 9mpbiri 261 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝒫 𝐵)
114, 10ffvelcdmd 7117 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ 𝒫 𝐵)
1211elpwid 4569 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ⊆ 𝐵)
13 velpw 4565 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝑥 ⊆ 𝐵)
14 ismrcd.e . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ⊆ 𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
1513, 14sylan2b 606 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
1615ralrimiva 3158 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
17 id 23 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → 𝑥 = 𝐵)
18 fveq2 6916 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐵))
1917, 18sseq12d 3946 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵)))
2019rspcva 3578 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥)) → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2110, 16, 20syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2212, 21eqssd 3930 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) = 𝐵)
234ffnd 6740 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
24 fnelfp 7211 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘𝐵) = 𝐵))
2523, 10, 24syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → (𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘𝐵) = 𝐵))
2622, 25mpbird 260 . 2 (𝜑 → 𝐵 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
27 simp2 1155 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ))
2853ad2ant1 1151 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
2927, 28sstrd 3923 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵)
30 simp3 1156 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ≠ ∅)
31 intssuni2 4938 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵 ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ ∪ 𝒫 𝐵)
3229, 30, 31syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ ∪ 𝒫 𝐵)
33 unipw 5425 . . . . . . . . . . 11 ∪ 𝒫 𝐵 = 𝐵
3432, 33sseqtrdi 3953 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵)
35 intex 5312 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑧 ∈ V)
36 elpwg 4563 . . . . . . . . . . . 12 (∩ 𝑧 ∈ V → (∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵))
3735, 36sylbi 220 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ≠ ∅ → (∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵))
38373ad2ant3 1153 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵))
3934, 38mpbird 260 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵)
4039adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵)
41 ismrcd.m . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥))
42413expib 1140 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)))
4342alrimiv 1962 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ∀𝑦((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)))
44433ad2ant1 1151 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑦((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)))
4544adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∀𝑦((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)))
4629sselda 3913 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵)
4746elpwid 4569 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ⊆ 𝐵)
48 intss1 4928 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ 𝑧 → ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥)
4948adantl 487 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥)
5047, 49jca 521 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥))
51 sseq1 3938 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝑦 ⊆ 𝑥 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥))
5251anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ∩ 𝑧 → ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) ↔ (𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥)))
53 fveq2 6916 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘∩ 𝑧))
5453sseq1d 3944 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ∩ 𝑧 → ((𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ (𝐹‘𝑥)))
5552, 54imbi12d 347 . . . . . . . . 9 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)) ↔ ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ (𝐹‘𝑥))))
5655spcgv 3554 . . . . . . . 8 (∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 → (∀𝑦((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘𝑦) ⊆ (𝐹‘𝑥)) → ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ (𝐹‘𝑥))))
5740, 45, 50, 56syl3c 67 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ (𝐹‘𝑥))
5827sselda 3913 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
59233ad2ant1 1151 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
6059adantr 486 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
61 fnelfp 7211 . . . . . . . . 9 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘𝑥) = 𝑥))
6260, 46, 61syl2anc 596 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝑥 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘𝑥) = 𝑥))
6358, 62mpbid 235 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝐹‘𝑥) = 𝑥)
6457, 63sseqtrd 3949 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
6564ralrimiva 3158 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝑧 (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
66 ssint 4929 . . . . 5 ((𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ ∩ 𝑧 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑧 (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
6765, 66sylibr 237 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ ∩ 𝑧)
68163ad2ant1 1151 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
69 id 23 . . . . . . 7 (𝑥 = ∩ 𝑧 → 𝑥 = ∩ 𝑧)
70 fveq2 6916 . . . . . . 7 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘∩ 𝑧))
7169, 70sseq12d 3946 . . . . . 6 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ ∩ 𝑧 ⊆ (𝐹‘∩ 𝑧)))
7271rspcva 3578 . . . . 5 ((∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥)) → ∩ 𝑧 ⊆ (𝐹‘∩ 𝑧))
7339, 68, 72syl2anc 596 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ (𝐹‘∩ 𝑧))
7467, 73eqssd 3930 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹‘∩ 𝑧) = ∩ 𝑧)
75 fnelfp 7211 . . . 4 ((𝐹 Fn 𝒫 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ∈ 𝒫 𝐵) → (∩ 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘∩ 𝑧) = ∩ 𝑧))
7659, 39, 75syl2anc 596 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (∩ 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ) ↔ (𝐹‘∩ 𝑧) = ∩ 𝑧))
7774, 76mpbird 260 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ∈ dom (𝐹 ∩ I ))
785, 26, 77ismred 17822 1 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ∈ (Moore‘𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∩ cin 4092  ∅c0 4281  𝒫 cpw 4560  ∪ cuni 4872  ∩ cint 4912   I cid 5552  dom cdm 5658   Fn wfn 6561  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  Moorecmre 17802
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-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  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 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-rab 3417  df-v 3456  df-ss 3901  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-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-id 5553  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-fv 6574  df-mre 17806
This theorem is used by:  ismrcd2  43976  istopclsd  43977  ismrc  43978
  Copyright terms: Public domain W3C validator