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 43708
Description: Any function from the subsets of a set to itself, which is extensive (satisfies mrcssid 17791), isotone (satisfies mrcss 17790), and idempotent (satisfies mrcidm 17793) 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 43709 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 4182 . . . 4 (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹
2 dmss 5884 . . . 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 6729 . 2 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
6 ssid 3953 . . . . . . 7 𝐵 ⊆ 𝐵
7 ismrcd.b . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉)
8 elpwg 4560 . . . . . . . 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 7085 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ 𝒫 𝐵)
1211elpwid 4566 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ⊆ 𝐵)
13 velpw 4562 . . . . . . 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 3155 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
17 id 23 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → 𝑥 = 𝐵)
18 fveq2 6885 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐵))
1917, 18sseq12d 3964 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵)))
2019rspcva 3575 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥)) → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2110, 16, 20syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2212, 21eqssd 3948 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) = 𝐵)
234ffnd 6710 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
24 fnelfp 7180 . . . 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 3941 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵)
30 simp3 1156 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ≠ ∅)
31 intssuni2 4933 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵 ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ ∪ 𝒫 𝐵)
3229, 30, 31syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ ∪ 𝒫 𝐵)
33 unipw 5418 . . . . . . . . . . 11 ∪ 𝒫 𝐵 = 𝐵
3432, 33sseqtrdi 3971 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵)
35 intex 5305 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑧 ∈ V)
36 elpwg 4560 . . . . . . . . . . . 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 1960 . . . . . . . . . 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 3931 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵)
4746elpwid 4566 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ⊆ 𝐵)
48 intss1 4923 . . . . . . . . . 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 3956 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝑦 ⊆ 𝑥 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥))
5251anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ∩ 𝑧 → ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) ↔ (𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥)))
53 fveq2 6885 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘∩ 𝑧))
5453sseq1d 3962 . . . . . . . . . 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 3551 . . . . . . . 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 3931 . . . . . . . 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 7180 . . . . . . . . 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 3967 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
6564ralrimiva 3155 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝑧 (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
66 ssint 4924 . . . . 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 6885 . . . . . . 7 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘∩ 𝑧))
7169, 70sseq12d 3964 . . . . . 6 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ ∩ 𝑧 ⊆ (𝐹‘∩ 𝑧)))
7271rspcva 3575 . . . . 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 3948 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹‘∩ 𝑧) = ∩ 𝑧)
75 fnelfp 7180 . . . 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 17772 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 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  Vcvv 3451   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  𝒫 cpw 4557  ∪ cuni 4867  ∩ cint 4907   I cid 5545  dom cdm 5651   Fn wfn 6533  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  Moorecmre 17752
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 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3414  df-v 3453  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-int 4908  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-fv 6546  df-mre 17756
This theorem is used by:  ismrcd2  43709  istopclsd  43710  ismrc  43711
  Copyright terms: Public domain W3C validator