Theorem metustfbas 24787

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 24780	. . . . . 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 6082	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ dom 𝐷
5		psmetf 24536	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝐷:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
6	5	fdmd 6717	. . . . . . . . . . 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 3976	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) ∧ 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)𝑎))) → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) ⊆ (𝑋 × 𝑋))
9	3, 8	eqsstrd 3968	. . . . . . . 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 3170	. . . . . 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 3155	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ 𝐹 𝑥 ⊆ (𝑋 × 𝑋))
14		pwssb 5065	. . . 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 7924	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → ◡𝐷 ∈ V)
18		imaexg 7913	. . . . . . 7 ⊢ (◡𝐷 ∈ V → (◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V)
19		elisset 2844	. . . . . . 7 ⊢ ((◡𝐷 “ (0[,)1)) ∈ V → ∃𝑥 𝑥 = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
20		1rp 13048	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℝ+
21		oveq2 7424	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑎 = 1 → (0[,)𝑎) = (0[,)1))
22	21	imaeq2d 6060	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑎 = 1 → (◡𝐷 “ (0[,)𝑎)) = (◡𝐷 “ (0[,)1)))
23	22	rspceeqv 3602	. . . . . . . . 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 4303	. . . 4 ⊢ (𝐹 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝐹)
31	29, 30	sylibr 237	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝐹 ≠ ∅)
32	1	metustid 24784	. . . . . . 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 4303	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑋 ≠ ∅ ↔ ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
35	34	birani 509	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∃𝑝 𝑝 ∈ 𝑋)
36		opelidres 5988	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → (⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋) ↔ 𝑝 ∈ 𝑋))
37	36	ibir 271	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 ∈ 𝑋 → ⟨𝑝, 𝑝⟩ ∈ ( I ↾ 𝑋))
38	37	ne0d 4291	. . . . . . . . 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 4358	. . . . . 6 ⊢ ((( I ↾ 𝑋) ⊆ 𝑥 ∧ ( I ↾ 𝑋) ≠ ∅) → 𝑥 ≠ ∅)
43	33, 41, 42	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ 𝑥 ∈ 𝐹) → 𝑥 ≠ ∅)
44	43	nelrdva 3666	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ¬ ∅ ∈ 𝐹)
45		df-nel 3064	. . . 4 ⊢ (∅ ∉ 𝐹 ↔ ¬ ∅ ∈ 𝐹)
46	44, 45	sylibr 237	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → ∅ ∉ 𝐹)
47		dfss2 3920	. . . . . . . 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 2862	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) ∧ 𝑥 ⊆ 𝑦) → (𝑥 ∩ 𝑦) ∈ 𝐹)
51		sseqin2 4172	. . . . . . . 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 2862	. . . . . 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 24783	. . . . . . 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 3957	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝐹)) → (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
62		sseq1 3959	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝑥 ∩ 𝑦) → (𝑧 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦) ↔ (𝑥 ∩ 𝑦) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
63	62	rspcev 3579	. . . . 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 3207	. . 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 6917	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋) → 𝑋 ∈ V)
68	67	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → 𝑋 ∈ V)
69	68, 68	xpexd 7753	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (PsMet‘𝑋)) → (𝑋 × 𝑋) ∈ V)
70		isfbas2 24065	. . 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 2957   ∉ wnel 3063  ∀wral 3078  ∃wrex 3088  Vcvv 3453   ∩ cin 3901   ⊆ wss 3902  ∅c0 4282  𝒫 cpw 4560  ⟨cop 4593   ↦ cmpt 5190   I cid 5553   × cxp 5657  ^◡ccnv 5658  dom cdm 5659  ran crn 5660   ↾ cres 5661   “ cima 5662  ‘cfv 6537  (class class class)co 7416  0cc0 11127  1c1 11128  ℝ^*cxr 11269  ℝ⁺crp 13044  [,)cico 13402  PsMetcpsmet 21573  fBascfbas 21577

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 2215  ax-ext 2734  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204

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 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-id 5554  df-po 5567  df-so 5568  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-er 8699  df-map 8831  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-rp 13045  df-ico 13406  df-psmet 21581  df-fbas 21586

This theorem is used by:  metust  24788  cfilucfil  24789  metuel  24794  psmetutop  24797  restmetu  24800  metucn  24801