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Theorem isreg2 22873
Description: A topological space is regular if any closed set is separated from any point not in it by neighborhoods. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Feb-2010.) (Revised by Mario Carneiro, 25-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
isreg2 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ (𝐽 ∈ Reg ↔ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
Distinct variable groups:   π‘œ,𝑐,𝑝,π‘₯,𝐽   𝑋,𝑐,π‘œ,𝑝,π‘₯

Proof of Theorem isreg2
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1r 1199 . . . . 5 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ 𝐽 ∈ Reg)
2 simp2l 1200 . . . . 5 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ 𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½))
3 simp2r 1201 . . . . . 6 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋)
4 simp1l 1198 . . . . . . 7 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
5 toponuni 22408 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
64, 5syl 17 . . . . . 6 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
73, 6eleqtrd 2836 . . . . 5 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝐽)
8 simp3 1139 . . . . 5 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐)
9 eqid 2733 . . . . . 6 βˆͺ 𝐽 = βˆͺ 𝐽
109regsep2 22872 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Reg ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝐽 ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐)) β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))
111, 2, 7, 8, 10syl13anc 1373 . . . 4 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐) β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))
12113expia 1122 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) ∧ (𝑐 ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋)) β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)))
1312ralrimivva 3201 . 2 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐽 ∈ Reg) β†’ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)))
14 topontop 22407 . . . 4 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ 𝐽 ∈ Top)
1514adantr 482 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝐽 ∈ Top)
165adantr 482 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
1716difeq1d 4121 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑦) = (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑦))
189opncld 22529 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑦) ∈ (Clsdβ€˜π½))
1914, 18sylan 581 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑦) ∈ (Clsdβ€˜π½))
2017, 19eqeltrd 2834 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑦) ∈ (Clsdβ€˜π½))
21 eleq2 2823 . . . . . . . . . . . 12 (𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) β†’ (π‘₯ ∈ 𝑐 ↔ π‘₯ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑦)))
2221notbid 318 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 ↔ Β¬ π‘₯ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑦)))
23 eldif 3958 . . . . . . . . . . . . 13 (π‘₯ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑦) ↔ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝑦))
2423baibr 538 . . . . . . . . . . . 12 (π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑦 ↔ π‘₯ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑦)))
2524con1bid 356 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑦) ↔ π‘₯ ∈ 𝑦))
2622, 25sylan9bb 511 . . . . . . . . . 10 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 ↔ π‘₯ ∈ 𝑦))
27 simpl 484 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦))
2827sseq1d 4013 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (𝑐 βŠ† π‘œ ↔ (𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ))
29283anbi1d 1441 . . . . . . . . . . 11 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ ((𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) ↔ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)))
30292rexbidv 3220 . . . . . . . . . 10 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) ↔ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)))
3126, 30imbi12d 345 . . . . . . . . 9 ((𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ ((Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) ↔ (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
3231ralbidva 3176 . . . . . . . 8 (𝑐 = (𝑋 βˆ– 𝑦) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
3332rspcv 3609 . . . . . . 7 ((𝑋 βˆ– 𝑦) ∈ (Clsdβ€˜π½) β†’ (βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
3420, 33syl 17 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
35 ralcom3 3098 . . . . . . 7 (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 (π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)))
36 toponss 22421 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ 𝑦 βŠ† 𝑋)
3736sselda 3982 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋)
38 simprr2 1223 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑝)
395ad3antrrr 729 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
4039difeq1d 4121 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (𝑋 βˆ– π‘œ) = (βˆͺ 𝐽 βˆ– π‘œ))
4114ad3antrrr 729 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝐽 ∈ Top)
42 simprll 778 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ π‘œ ∈ 𝐽)
439opncld 22529 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐽 ∈ Top ∧ π‘œ ∈ 𝐽) β†’ (βˆͺ 𝐽 βˆ– π‘œ) ∈ (Clsdβ€˜π½))
4441, 42, 43syl2anc 585 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (βˆͺ 𝐽 βˆ– π‘œ) ∈ (Clsdβ€˜π½))
4540, 44eqeltrd 2834 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (𝑋 βˆ– π‘œ) ∈ (Clsdβ€˜π½))
46 incom 4201 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 ∩ π‘œ) = (π‘œ ∩ 𝑝)
47 simprr3 1224 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)
4846, 47eqtrid 2785 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (𝑝 ∩ π‘œ) = βˆ…)
49 simplll 774 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
50 simprlr 779 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝑝 ∈ 𝐽)
51 toponss 22421 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) β†’ 𝑝 βŠ† 𝑋)
5249, 50, 51syl2anc 585 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝑝 βŠ† 𝑋)
53 reldisj 4451 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑝 βŠ† 𝑋 β†’ ((𝑝 ∩ π‘œ) = βˆ… ↔ 𝑝 βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ)))
5452, 53syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ ((𝑝 ∩ π‘œ) = βˆ… ↔ 𝑝 βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ)))
5548, 54mpbid 231 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝑝 βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ))
569clsss2 22568 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑋 βˆ– π‘œ) ∈ (Clsdβ€˜π½) ∧ 𝑝 βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ)) β†’ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ))
5745, 55, 56syl2anc 585 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† (𝑋 βˆ– π‘œ))
58 simprr1 1222 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ)
59 difcom 4488 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ↔ (𝑋 βˆ– π‘œ) βŠ† 𝑦)
6058, 59sylib 217 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (𝑋 βˆ– π‘œ) βŠ† 𝑦)
6157, 60sstrd 3992 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)
6238, 61jca 513 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ ((π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) ∧ ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦))
6362expr 458 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ (π‘œ ∈ 𝐽 ∧ 𝑝 ∈ 𝐽)) β†’ (((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) β†’ (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6463anassrs 469 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ π‘œ ∈ 𝐽) ∧ 𝑝 ∈ 𝐽) β†’ (((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) β†’ (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6564reximdva 3169 . . . . . . . . . 10 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) ∧ π‘œ ∈ 𝐽) β†’ (βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6665rexlimdva 3156 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) β†’ (βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6737, 66embantd 59 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ π‘₯ ∈ 𝑦) β†’ ((π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6867ralimdva 3168 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 (π‘₯ ∈ 𝑋 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
6935, 68biimtrid 241 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯ ∈ 𝑦 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 ((𝑋 βˆ– 𝑦) βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
7034, 69syld 47 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ (βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
7170ralrimdva 3155 . . . 4 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ (βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…)) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ 𝐽 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
7271imp 408 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ 𝐽 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦))
73 isreg 22828 . . 3 (𝐽 ∈ Reg ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ βˆ€π‘¦ ∈ 𝐽 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑦 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ ((clsβ€˜π½)β€˜π‘) βŠ† 𝑦)))
7415, 72, 73sylanbrc 584 . 2 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))) β†’ 𝐽 ∈ Reg)
7513, 74impbida 800 1 (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) β†’ (𝐽 ∈ Reg ↔ βˆ€π‘ ∈ (Clsdβ€˜π½)βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (Β¬ π‘₯ ∈ 𝑐 β†’ βˆƒπ‘œ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘ ∈ 𝐽 (𝑐 βŠ† π‘œ ∧ π‘₯ ∈ 𝑝 ∧ (π‘œ ∩ 𝑝) = βˆ…))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  βˆ€wral 3062  βˆƒwrex 3071   βˆ– cdif 3945   ∩ cin 3947   βŠ† wss 3948  βˆ…c0 4322  βˆͺ cuni 4908  β€˜cfv 6541  Topctop 22387  TopOnctopon 22404  Clsdccld 22512  clsccl 22514  Regcreg 22805
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-ral 3063  df-rex 3072  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-top 22388  df-topon 22405  df-cld 22515  df-cls 22517  df-reg 22812
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