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Theorem ist0cld 34232
Description: The predicate "is a T0 space", using closed sets. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
ist0cls.1 (𝜑𝐵 = 𝐽)
ist0cls.2 (𝜑𝐷 = (Clsd‘𝐽))
Assertion
Ref Expression
ist0cld (𝜑 → (𝐽 ∈ Kol2 ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵,𝑦   𝐷,𝑑   𝐽,𝑑,𝑥,𝑦   𝜑,𝑑,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑑)   𝐷(𝑥, 𝑦)

Proof of Theorem ist0cld
Dummy variable 𝑜 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2762 . . . . 5 𝐽 = 𝐽
21ist0 23488 . . . 4 (𝐽 ∈ Kol2 ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦)))
32simplbi 501 . . 3 (𝐽 ∈ Kol2 → 𝐽 ∈ Top)
43adantl 486 . 2 ((𝜑𝐽 ∈ Kol2) → 𝐽 ∈ Top)
52baib 544 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝐽 ∈ Kol2 ↔ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦)))
65adantl 486 . . 3 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (𝐽 ∈ Kol2 ↔ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦)))
7 ist0cls.1 . . . . . 6 (𝜑𝐵 = 𝐽)
87adantr 485 . . . . 5 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → 𝐵 = 𝐽)
98eqcomd 2768 . . . 4 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → 𝐽 = 𝐵)
109adantr 485 . . . . 5 (((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) → 𝐽 = 𝐵)
11 simp-4r 795 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) → 𝐽 ∈ Top)
12 uniexg 7740 . . . . . . . . 9 (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ V)
13 difexg 5299 . . . . . . . . 9 ( 𝐽 ∈ V → ( 𝐽𝑜) ∈ V)
1411, 12, 133syl 19 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) → ( 𝐽𝑜) ∈ V)
151iscld 23195 . . . . . . . . . . 11 (𝐽 ∈ Top → (𝑑 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ (𝑑 𝐽 ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)))
1615adantl 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (𝑑 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ (𝑑 𝐽 ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)))
17 ist0cls.2 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐷 = (Clsd‘𝐽))
1817eleq2d 2848 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑑𝐷𝑑 ∈ (Clsd‘𝐽)))
1918adantr 485 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (𝑑𝐷𝑑 ∈ (Clsd‘𝐽)))
20 simpr 489 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑑 = ( 𝐽𝑜))
21 difssd 4090 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽𝑜) ⊆ 𝐽)
2220, 21eqsstrd 3970 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑑 𝐽)
2322r19.29an 3168 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ ∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑑 𝐽)
24 simpr 489 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑑 = ( 𝐽𝑜))
2524difeq2d 4080 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽𝑑) = ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑜)))
261eltopss 23075 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑜𝐽) → 𝑜 𝐽)
2726ad5ant24 772 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑜 𝐽)
28 dfss4 4221 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑜 𝐽 ↔ ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑜)) = 𝑜)
2927, 28sylib 221 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑜)) = 𝑜)
30 simplr 780 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑜𝐽)
3129, 30eqeltrd 2862 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑜)) ∈ 𝐽)
3225, 31eqeltrd 2862 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ 𝑜𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)
3332r19.29an 3168 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)
34 simpr 489 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) → ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)
35 simpr 489 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) ∧ 𝑜 = ( 𝐽𝑑)) → 𝑜 = ( 𝐽𝑑))
3635difeq2d 4080 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) ∧ 𝑜 = ( 𝐽𝑑)) → ( 𝐽𝑜) = ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑑)))
3736eqeq2d 2773 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) ∧ 𝑜 = ( 𝐽𝑑)) → (𝑑 = ( 𝐽𝑜) ↔ 𝑑 = ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑑))))
38 simplr 780 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) → 𝑑 𝐽)
39 dfss4 4221 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 𝐽 ↔ ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑑)) = 𝑑)
4038, 39sylib 221 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) → ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑑)) = 𝑑)
4140eqcomd 2768 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) → 𝑑 = ( 𝐽 ∖ ( 𝐽𝑑)))
4234, 37, 41rspcedvd 3582 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽) → ∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜))
4333, 42impbida 812 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑑 𝐽) → (∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜) ↔ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽))
4423, 43biadanid 834 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜) ↔ (𝑑 𝐽 ∧ ( 𝐽𝑑) ∈ 𝐽)))
4516, 19, 443bitr4d 314 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (𝑑𝐷 ↔ ∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜)))
4645ad2antrr 738 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) → (𝑑𝐷 ↔ ∃𝑜𝐽 𝑑 = ( 𝐽𝑜)))
47 simpr 489 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → 𝑑 = ( 𝐽𝑜))
4847eleq2d 2848 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑥𝑑𝑥 ∈ ( 𝐽𝑜)))
49 eldif 3914 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ (𝑥 𝐽 ∧ ¬ 𝑥𝑜))
5049baib 544 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 𝐽 → (𝑥 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ ¬ 𝑥𝑜))
5150ad3antlr 743 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑥 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ ¬ 𝑥𝑜))
5248, 51bitrd 282 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑥𝑑 ↔ ¬ 𝑥𝑜))
5347eleq2d 2848 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑦𝑑𝑦 ∈ ( 𝐽𝑜)))
54 eldif 3914 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ (𝑦 𝐽 ∧ ¬ 𝑦𝑜))
5554baib 544 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 𝐽 → (𝑦 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ ¬ 𝑦𝑜))
5655ad2antlr 739 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑦 ∈ ( 𝐽𝑜) ↔ ¬ 𝑦𝑜))
5753, 56bitrd 282 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → (𝑦𝑑 ↔ ¬ 𝑦𝑜))
5852, 57bibi12d 348 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ((𝑥𝑑𝑦𝑑) ↔ (¬ 𝑥𝑜 ↔ ¬ 𝑦𝑜)))
59 notbi 322 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝑜𝑦𝑜) ↔ (¬ 𝑥𝑜 ↔ ¬ 𝑦𝑜))
6058, 59bitr4di 292 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) ∧ 𝑑 = ( 𝐽𝑜)) → ((𝑥𝑑𝑦𝑑) ↔ (𝑥𝑜𝑦𝑜)))
6114, 46, 60ralxfr2d 5380 . . . . . . 7 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) → (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) ↔ ∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜)))
6261bicomd 226 . . . . . 6 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) → (∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) ↔ ∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑)))
6362imbi1d 344 . . . . 5 ((((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) ∧ 𝑦 𝐽) → ((∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦) ↔ (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦)))
6410, 63raleqbidva 3328 . . . 4 (((𝜑𝐽 ∈ Top) ∧ 𝑥 𝐽) → (∀𝑦 𝐽(∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦) ↔ ∀𝑦𝐵 (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦)))
659, 64raleqbidva 3328 . . 3 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑜𝐽 (𝑥𝑜𝑦𝑜) → 𝑥 = 𝑦) ↔ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦)))
666, 65bitrd 282 . 2 ((𝜑𝐽 ∈ Top) → (𝐽 ∈ Kol2 ↔ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦)))
674, 66biadanid 834 1 (𝜑 → (𝐽 ∈ Kol2 ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (∀𝑑𝐷 (𝑥𝑑𝑦𝑑) → 𝑥 = 𝑦))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1569  wcel 2142  wral 3078  wrex 3088  Vcvv 3454  cdif 3901  wss 3904   cuni 4871  cfv 6536  Topctop 23061  Clsdccld 23184  Kol2ct0 23474
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5256  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rab 3416  df-v 3456  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5555  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fv 6544  df-top 23062  df-cld 23187  df-t0 23481
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