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 43846
Description: Any function from the subsets of a set to itself, which is extensive (satisfies mrcssid 17800), isotone (satisfies mrcss 17799), and idempotent (satisfies mrcidm 17802) 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 43847 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 4132 . . . 4 (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝐹
2 dmss 5885 . . . 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 6734 . 2 (𝜑 → dom (𝐹 ∩ I ) ⊆ 𝒫 𝐵)
6 ssid 3931 . . . . . . 7 𝐵 ⊆ 𝐵
7 ismrcd.b . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑉)
8 elpwg 4559 . . . . . . . 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 7090 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ 𝒫 𝐵)
1211elpwid 4565 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ⊆ 𝐵)
13 velpw 4561 . . . . . . 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 3154 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥))
17 id 23 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → 𝑥 = 𝐵)
18 fveq2 6890 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐵))
1917, 18sseq12d 3942 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵)))
2019rspcva 3574 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝒫 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝒫 𝐵𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥)) → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2110, 16, 20syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → 𝐵 ⊆ (𝐹‘𝐵))
2212, 21eqssd 3926 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) = 𝐵)
234ffnd 6715 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 Fn 𝒫 𝐵)
24 fnelfp 7184 . . . 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 3919 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ⊆ 𝒫 𝐵)
30 simp3 1156 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ≠ ∅)
31 intssuni2 4932 . . . . . . . . . . . 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 3949 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∩ 𝑧 ⊆ 𝐵)
35 intex 5305 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑧 ∈ V)
36 elpwg 4559 . . . . . . . . . . . 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 1959 . . . . . . . . . 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 3909 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ∈ 𝒫 𝐵)
4746elpwid 4565 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → 𝑥 ⊆ 𝐵)
48 intss1 4922 . . . . . . . . . 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 3934 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝑦 ⊆ 𝑥 ↔ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥))
5251anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ∩ 𝑧 → ((𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) ↔ (𝑥 ⊆ 𝐵 ∧ ∩ 𝑧 ⊆ 𝑥)))
53 fveq2 6890 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘∩ 𝑧))
5453sseq1d 3940 . . . . . . . . . 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 3550 . . . . . . . 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 3909 . . . . . . . 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 7184 . . . . . . . . 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 3945 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑧) → (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
6564ralrimiva 3154 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝑧 (𝐹‘∩ 𝑧) ⊆ 𝑥)
66 ssint 4923 . . . . 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 6890 . . . . . . 7 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘∩ 𝑧))
7169, 70sseq12d 3942 . . . . . 6 (𝑥 = ∩ 𝑧 → (𝑥 ⊆ (𝐹‘𝑥) ↔ ∩ 𝑧 ⊆ (𝐹‘∩ 𝑧)))
7271rspcva 3574 . . . . 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 3926 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑧 ⊆ dom (𝐹 ∩ I ) ∧ 𝑧 ≠ ∅) → (𝐹‘∩ 𝑧) = ∩ 𝑧)
75 fnelfp 7184 . . . 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 17781 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 1567   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  Vcvv 3450   ⊆ wss 3896   ∩ cin 4088  ∅c0 4277  𝒫 cpw 4556  ∪ cuni 4866  ∩ cint 4906   I cid 5545  dom cdm 5651   Fn wfn 6538  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  Moorecmre 17761
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  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 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rab 3413  df-v 3452  df-ss 3897  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  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 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-fv 6551  df-mre 17765
This theorem is used by:  ismrcd2  43847  istopclsd  43848  ismrc  43849
  Copyright terms: Public domain W3C validator