Theorem metustfbas 24838

Description: The filter base generated by a metric 𝐷. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Nov-2017.) (Revised by Thierry Arnoux, 11-Feb-2018.) (Proof shortened by Peter Mazsa, 2-Oct-2022.)

Hypothesis

Ref	Expression
metust.1	⊢ 𝐹 = ran (𝑎 ∈ ℝ+ ↦ (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))

Assertion

Ref	Expression
metustfbas	⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)))

Distinct variable groups:   𝐷,𝑎   𝑋,𝑎   𝐹,𝑎

Proof of Theorem metustfbas

Dummy variables 𝑝 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		metust.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝐹 = ran (𝑎 ∈ ℝ+ ↦ (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
2	1	metustel 24831	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 ∈ 𝐹 ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))))
3		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
4		cnvimass 6072	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ dom 𝐷
5		psmetf 24587	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
6	5	fdmd 6708	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → dom 𝐷 = (𝑋 × 𝑋))
7	6	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → dom 𝐷 = (𝑋 × 𝑋))
8	4, 7	sseqtrid 3972	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
9	3, 8	eqsstrd 3964	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
10	9	ex 418	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
11	10	rexlimdvw 3168	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
12	2, 11	sylbid 243	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 ∈ 𝐹 → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
13	12	ralrimiv 3153	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ 𝐹 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
14		pwssb 5060	. . . 4 ⊢ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐹 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
15	13, 14	sylibr 237	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋))
16	15	adantl 487	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋))
17		cnvexg 7919	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ◡𝐷 ∈ V)
18		imaexg 7908	. . . . . . 7 ⊢ (◡𝐷 ∈ V → (◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V)
19		elisset 2842	. . . . . . 7 ⊢ ((◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V → ∃𝑥 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
20		1rp 13094	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℝ+
21		oveq2 7416	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 = 1 → (0[,)𝑎) = (0[,)1))
22	21	imaeq2d 6050	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 = 1 → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
23	22	rspceeqv 3598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1))) → ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
24	20, 23	mpan 703	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)) → ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
25	24	eximi 1868	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑥 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)) → ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
26	17, 18, 19, 25	4syl 20	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
27	2	exbidv 1954	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹 ↔ ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))))
28	26, 27	mpbird 260	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
29	28	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
30		n0 4299	. . . 4 ⊢ (𝐹 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
31	29, 30	sylibr 237	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ≠ ∅)
32	1	metustid 24835	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥)
33	32	adantll 727	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥)
34		n0 4299	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 ≠ ∅ ↔ ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
35	34	birani 509	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
36		opelidres 5978	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → (⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋) ↔ 𝑝 ∈ 𝑋))
37	36	ibir 271	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → ⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋))
38	37	ne0d 4287	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
39	38	exlimiv 1963	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋 → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
40	35, 39	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
41	40	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
42		ssn0 4354	. . . . . 6 ⊢ ((( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥 ∧ ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅) → 𝑥 ≠ ∅)
43	33, 41, 42	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → 𝑥 ≠ ∅)
44	43	nelrdva 3662	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ¬ ∅ ∈ 𝐹)
45		df-nel 3062	. . . 4 ⊢ (∅ ∉ 𝐹 ↔ ¬ ∅ ∈ 𝐹)
46	44, 45	sylibr 237	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∅ ∉ 𝐹)
47		dfss2 3916	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑦 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑥)
48	47	bilani 510	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑥)
49		simplrl 789	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → 𝑥 ∈ 𝐹)
50	48, 49	eqeltrd 2860	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
51		sseqin2 4168	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ⊆ 𝑥 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑦)
52	51	bilani 510	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑦)
53		simplrr 790	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → 𝑦 ∈ 𝐹)
54	52, 53	eqeltrd 2860	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
55		simplr 781	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋))
56		simprl 783	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ 𝐹)
57		simprr 785	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝑦 ∈ 𝐹)
58	1	metustto 24834	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹) → (𝑥 ⊆ 𝑦 ∨ 𝑦 ⊆ 𝑥))
59	55, 56, 57, 58	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ⊆ 𝑦 ∨ 𝑦 ⊆ 𝑥))
60	50, 54, 59	mpjaodan 973	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
61		ssidd 3953	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
62		sseq1 3955	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦) ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
63	62	rspcev 3576	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)) → ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
64	60, 61, 63	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
65	64	ralrimivva 3205	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
66	31, 46, 65	3jca 1146	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
67		elfvex 6908	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝑋 ∈ V)
68	67	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝑋 ∈ V)
69	68, 68	xpexd 7748	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝑋 × 𝑋) ∈ V)
70		isfbas2 24116	. . 3 ⊢ ((𝑋 × 𝑋) ∈ V → (𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)) ↔ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ∧ (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))))
71	69, 70	syl 18	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)) ↔ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ∧ (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))))
72	16, 66, 71	mpbir2and 726	1 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955   ∉ wnel 3061  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ∩ cin 3897   ⊆ wss 3898  ∅c0 4278  𝒫 cpw 4556  ⟨cop 4589   ↦ cmpt 5185   I cid 5541   × cxp 5645  ^◡ccnv 5646  dom cdm 5647  ran crn 5648   ↾ cres 5649   “ cima 5650  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  0cc0 11172  1c1 11173  ℝ^*cxr 11314  ℝ⁺crp 13090  [,)cico 13448  PsMetcpsmet 21624  fBascfbas 21628

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 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5542  df-po 5555  df-so 5556  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-er 8695  df-map 8827  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-rp 13091  df-ico 13452  df-psmet 21632  df-fbas 21637

This theorem is used by:  metust  24839  cfilucfil  24840  metuel  24845  psmetutop  24848  restmetu  24851  metucn  24852