MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lmmo Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmmo 22884
Description: A sequence in a Hausdorff space converges to at most one limit. Part of Lemma 1.4-2(a) of [Kreyszig] p. 26. (Contributed by NM, 31-Jan-2008.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 1-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lmmo.1 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Haus)
lmmo.4 (πœ‘ β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐴)
lmmo.5 (πœ‘ β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐡)
Assertion
Ref Expression
lmmo (πœ‘ β†’ 𝐴 = 𝐡)

Proof of Theorem lmmo
Dummy variables 𝑗 π‘˜ π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 an4 655 . . . . . . . . 9 (((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) ↔ ((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯) ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)))
2 nnuz 12865 . . . . . . . . . . . . 13 β„• = (β„€β‰₯β€˜1)
3 simprr 772 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯)) β†’ 𝐴 ∈ π‘₯)
4 1zzd 12593 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯)) β†’ 1 ∈ β„€)
5 lmmo.4 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐴)
65adantr 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯)) β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐴)
7 simprl 770 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯)) β†’ π‘₯ ∈ 𝐽)
82, 3, 4, 6, 7lmcvg 22766 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯)
98ex 414 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯) β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯))
10 simprr 772 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ 𝐡 ∈ 𝑦)
11 1zzd 12593 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ 1 ∈ β„€)
12 lmmo.5 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐡)
1312adantr 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐡)
14 simprl 770 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ 𝑦 ∈ 𝐽)
152, 10, 11, 13, 14lmcvg 22766 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦)
1615ex 414 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ((𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) β†’ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦))
179, 16anim12d 610 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯) ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ (βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦)))
182rexanuz2 15296 . . . . . . . . . . 11 (βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦) ↔ (βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦))
19 nnz 12579 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ β„• β†’ 𝑗 ∈ β„€)
20 uzid 12837 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ β„€ β†’ 𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—))
21 ne0i 4335 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—) β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘—) β‰  βˆ…)
2219, 20, 213syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ β„• β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘—) β‰  βˆ…)
23 r19.2z 4495 . . . . . . . . . . . . . 14 (((β„€β‰₯β€˜π‘—) β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦)) β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦))
24 elin 3965 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πΉβ€˜π‘˜) ∈ (π‘₯ ∩ 𝑦) ↔ ((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦))
25 n0i 4334 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((πΉβ€˜π‘˜) ∈ (π‘₯ ∩ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
2624, 25sylbir 234 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
2726rexlimivw 3152 . . . . . . . . . . . . . 14 (βˆƒπ‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
2823, 27syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (((β„€β‰₯β€˜π‘—) β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦)) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
2922, 28sylan 581 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗 ∈ β„• ∧ βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦)) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
3029rexlimiva 3148 . . . . . . . . . . 11 (βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)((πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ (πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
3118, 30sylbir 234 . . . . . . . . . 10 ((βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ π‘₯ ∧ βˆƒπ‘— ∈ β„• βˆ€π‘˜ ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘—)(πΉβ€˜π‘˜) ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)
3217, 31syl6 35 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝐴 ∈ π‘₯) ∧ (𝑦 ∈ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
331, 32biimtrid 241 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (((π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) ∧ (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦)) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
3433expdimp 454 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) β†’ ((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
35 imnan 401 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) β†’ Β¬ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…) ↔ Β¬ ((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
3634, 35sylib 217 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) β†’ Β¬ ((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
37 df-3an 1090 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…) ↔ ((𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦) ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
3836, 37sylnibr 329 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ 𝐽)) β†’ Β¬ (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
3938anassrs 469 . . . 4 (((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐽) ∧ 𝑦 ∈ 𝐽) β†’ Β¬ (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
4039nrexdv 3150 . . 3 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐽) β†’ Β¬ βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
4140nrexdv 3150 . 2 (πœ‘ β†’ Β¬ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
42 lmmo.1 . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Haus)
43 haustop 22835 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Haus β†’ 𝐽 ∈ Top)
4442, 43syl 17 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Top)
45 toptopon2 22420 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜βˆͺ 𝐽))
4644, 45sylib 217 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜βˆͺ 𝐽))
47 lmcl 22801 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜βˆͺ 𝐽) ∧ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐴) β†’ 𝐴 ∈ βˆͺ 𝐽)
4846, 5, 47syl2anc 585 . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ βˆͺ 𝐽)
49 lmcl 22801 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜βˆͺ 𝐽) ∧ 𝐹(β‡π‘‘β€˜π½)𝐡) β†’ 𝐡 ∈ βˆͺ 𝐽)
5046, 12, 49syl2anc 585 . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ βˆͺ 𝐽)
51 eqid 2733 . . . . . 6 βˆͺ 𝐽 = βˆͺ 𝐽
5251hausnei 22832 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝐴 ∈ βˆͺ 𝐽 ∧ 𝐡 ∈ βˆͺ 𝐽 ∧ 𝐴 β‰  𝐡)) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…))
53523exp2 1355 . . . 4 (𝐽 ∈ Haus β†’ (𝐴 ∈ βˆͺ 𝐽 β†’ (𝐡 ∈ βˆͺ 𝐽 β†’ (𝐴 β‰  𝐡 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)))))
5442, 48, 50, 53syl3c 66 . . 3 (πœ‘ β†’ (𝐴 β‰  𝐡 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…)))
5554necon1bd 2959 . 2 (πœ‘ β†’ (Β¬ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝐽 βˆƒπ‘¦ ∈ 𝐽 (𝐴 ∈ π‘₯ ∧ 𝐡 ∈ 𝑦 ∧ (π‘₯ ∩ 𝑦) = βˆ…) β†’ 𝐴 = 𝐡))
5641, 55mpd 15 1 (πœ‘ β†’ 𝐴 = 𝐡)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   β‰  wne 2941  βˆ€wral 3062  βˆƒwrex 3071   ∩ cin 3948  βˆ…c0 4323  βˆͺ cuni 4909   class class class wbr 5149  β€˜cfv 6544  1c1 11111  β„•cn 12212  β„€cz 12558  β„€β‰₯cuz 12822  Topctop 22395  TopOnctopon 22412  β‡π‘‘clm 22730  Hauscha 22812
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-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  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-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-er 8703  df-pm 8823  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-nn 12213  df-z 12559  df-uz 12823  df-top 22396  df-topon 22413  df-lm 22733  df-haus 22819
This theorem is referenced by:  lmfun  22885  occllem  30556  nlelchi  31314  hmopidmchi  31404  xlimuni  44569
  Copyright terms: Public domain W3C validator