Theorem metustfbas 23713

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 23706	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 ∈ 𝐹 ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))))
3		simpr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
4		cnvimass 5989	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ dom 𝐷
5		psmetf 23459	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
6	5	fdmd 6611	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → dom 𝐷 = (𝑋 × 𝑋))
7	6	adantr 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → dom 𝐷 = (𝑋 × 𝑋))
8	4, 7	sseqtrid 3973	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
9	3, 8	eqsstrd 3959	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
10	9	ex 413	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
11	10	rexlimdvw 3219	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
12	2, 11	sylbid 239	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (𝑥 ∈ 𝐹 → 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋)))
13	12	ralrimiv 3102	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ 𝐹 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
14		pwssb 5030	. . . 4 ⊢ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐹 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
15	13, 14	sylibr 233	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋))
16	15	adantl 482	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋))
17		cnvexg 7771	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ◡𝐷 ∈ V)
18		imaexg 7762	. . . . . . 7 ⊢ (◡𝐷 ∈ V → (◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V)
19		elisset 2820	. . . . . . 7 ⊢ ((◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V → ∃𝑥 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
20		1rp 12734	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℝ+
21		oveq2 7283	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 = 1 → (0[,)𝑎) = (0[,)1))
22	21	imaeq2d 5969	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 = 1 → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
23	22	rspceeqv 3575	. . . . . . . . 9 ⊢ ((1 ∈ ℝ+ ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1))) → ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
24	20, 23	mpan 687	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)) → ∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
25	24	eximi 1837	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑥 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)) → ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
26	17, 18, 19, 25	4syl 19	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)))
27	2	exbidv 1924	. . . . . 6 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → (∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹 ↔ ∃𝑥∃𝑎 ∈ ℝ+ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))))
28	26, 27	mpbird 256	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
29	28	adantl 482	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
30		n0 4280	. . . 4 ⊢ (𝐹 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
31	29, 30	sylibr 233	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ≠ ∅)
32	1	metustid 23710	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥)
33	32	adantll 711	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥)
34		n0 4280	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 ≠ ∅ ↔ ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
35	34	biimpi 215	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 ≠ ∅ → ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
36	35	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
37		opelidres 5903	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → (⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋) ↔ 𝑝 ∈ 𝑋))
38	37	ibir 267	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → ⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋))
39	38	ne0d 4269	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
40	39	exlimiv 1933	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋 → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
41	36, 40	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
42	41	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅)
43		ssn0 4334	. . . . . 6 ⊢ ((( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥 ∧ ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅) → 𝑥 ≠ ∅)
44	33, 42, 43	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → 𝑥 ≠ ∅)
45	44	nelrdva 3640	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ¬ ∅ ∈ 𝐹)
46		df-nel 3050	. . . 4 ⊢ (∅ ∉ 𝐹 ↔ ¬ ∅ ∈ 𝐹)
47	45, 46	sylibr 233	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∅ ∉ 𝐹)
48		df-ss 3904	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑦 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑥)
49	48	biimpi 215	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑦 → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑥)
50	49	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑥)
51		simplrl 774	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → 𝑥 ∈ 𝐹)
52	50, 51	eqeltrd 2839	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
53		sseqin2 4149	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ⊆ 𝑥 ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑦)
54	53	biimpi 215	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ⊆ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑦)
55	54	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝑥 ∩ 𝑦) = 𝑦)
56		simplrr 775	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → 𝑦 ∈ 𝐹)
57	55, 56	eqeltrd 2839	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑦 ⊆ 𝑥) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
58		simplr 766	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋))
59		simprl 768	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ 𝐹)
60		simprr 770	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → 𝑦 ∈ 𝐹)
61	1	metustto 23709	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹) → (𝑥 ⊆ 𝑦 ∨ 𝑦 ⊆ 𝑥))
62	58, 59, 60, 61	syl3anc 1370	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ⊆ 𝑦 ∨ 𝑦 ⊆ 𝑥))
63	52, 57, 62	mpjaodan 956	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
64		ssidd 3944	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
65		sseq1 3946	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦) ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
66	65	rspcev 3561	. . . . 5 ⊢ (((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)) → ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
67	63, 64, 66	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
68	67	ralrimivva 3123	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
69	31, 47, 68	3jca 1127	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
70		elfvex 6807	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝑋 ∈ V)
71	70	adantl 482	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝑋 ∈ V)
72	71, 71	xpexd 7601	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝑋 × 𝑋) ∈ V)
73		isfbas2 22986	. . 3 ⊢ ((𝑋 × 𝑋) ∈ V → (𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)) ↔ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ∧ (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))))
74	72, 73	syl 17	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)) ↔ (𝐹 ⊆ 𝒫 (𝑋 × 𝑋) ∧ (𝐹 ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ 𝐹 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐹 ∀𝑦 ∈ 𝐹 ∃𝑧 ∈ 𝐹 𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))))
75	16, 69, 74	mpbir2and 710	1 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ∈ (fBas‘(𝑋 × 𝑋)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 844   ∧ w3a 1086   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943   ∉ wnel 3049  ∀wral 3064  ∃wrex 3065  Vcvv 3432   ∩ cin 3886   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256  𝒫 cpw 4533  ⟨cop 4567   ↦ cmpt 5157   I cid 5488   × cxp 5587  ^◡ccnv 5588  dom cdm 5589  ran crn 5590   ↾ cres 5591   “ cima 5592  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  0cc0 10871  1c1 10872  ℝ^*cxr 11008  ℝ⁺crp 12730  [,)cico 13081  PsMetcpsmet 20581  fBascfbas 20585

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-id 5489  df-po 5503  df-so 5504  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-er 8498  df-map 8617  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-rp 12731  df-ico 13085  df-psmet 20589  df-fbas 20594

This theorem is referenced by:  metust  23714  cfilucfil  23715  metuel  23720  psmetutop  23723  restmetu  23726  metucn  23727