Theorem neicvgel1 40822

Description: A subset being an element of a neighborhood of a point is equivalent to the complement of that subset not being a element of the convergent of that point. (Contributed by RP, 12-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
neicvg.o	⊢ 𝑂 = (𝑖 ∈ V, 𝑗 ∈ V ↦ (𝑘 ∈ (𝒫 𝑗 ↑m 𝑖) ↦ (𝑙 ∈ 𝑗 ↦ {𝑚 ∈ 𝑖 ∣ 𝑙 ∈ (𝑘‘𝑚)})))
neicvg.p	⊢ 𝑃 = (𝑛 ∈ V ↦ (𝑝 ∈ (𝒫 𝑛 ↑m 𝒫 𝑛) ↦ (𝑜 ∈ 𝒫 𝑛 ↦ (𝑛 ∖ (𝑝‘(𝑛 ∖ 𝑜))))))
neicvg.d	⊢ 𝐷 = (𝑃‘𝐵)
neicvg.f	⊢ 𝐹 = (𝒫 𝐵𝑂𝐵)
neicvg.g	⊢ 𝐺 = (𝐵𝑂𝒫 𝐵)
neicvg.h	⊢ 𝐻 = (𝐹 ∘ (𝐷 ∘ 𝐺))
neicvg.r	⊢ (𝜑 → 𝑁𝐻𝑀)
neicvgel.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
neicvgel.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
neicvgel1	⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ (𝑁‘𝑋) ↔ ¬ (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ (𝑀‘𝑋)))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑖,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝐵,𝑛,𝑜,𝑝   𝐷,𝑖,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝐷,𝑛,𝑜,𝑝   𝑖,𝐹,𝑗,𝑘,𝑙   𝑛,𝐹,𝑜,𝑝   𝑖,𝐺,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝑛,𝐺,𝑜,𝑝   𝑖,𝑀,𝑗,𝑘,𝑙   𝑛,𝑀,𝑜,𝑝   𝑖,𝑁,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝑛,𝑁,𝑜,𝑝   𝑆,𝑚   𝑆,𝑜   𝑋,𝑙,𝑚   𝜑,𝑖,𝑗,𝑘,𝑙   𝜑,𝑛,𝑜,𝑝

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑚)   𝑃(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑛,𝑜,𝑝,𝑙)   𝑆(𝑖,𝑗,𝑘,𝑛,𝑝,𝑙)   𝐹(𝑚)   𝐻(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑛,𝑜,𝑝,𝑙)   𝑀(𝑚)   𝑂(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑛,𝑜,𝑝,𝑙)   𝑋(𝑖,𝑗,𝑘,𝑛,𝑜,𝑝)

Proof of Theorem neicvgel1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		neicvg.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = (𝑃‘𝐵)
2		neicvg.h	. . . 4 ⊢ 𝐻 = (𝐹 ∘ (𝐷 ∘ 𝐺))
3		neicvg.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁𝐻𝑀)
4	1, 2, 3	neicvgbex 40815	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ V)
5		neicvg.o	. . . . . 6 ⊢ 𝑂 = (𝑖 ∈ V, 𝑗 ∈ V ↦ (𝑘 ∈ (𝒫 𝑗 ↑m 𝑖) ↦ (𝑙 ∈ 𝑗 ↦ {𝑚 ∈ 𝑖 ∣ 𝑙 ∈ (𝑘‘𝑚)})))
6		simpr 488	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐵 ∈ V)
7	6	pwexd 5245	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝒫 𝐵 ∈ V)
8		neicvg.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝒫 𝐵𝑂𝐵)
9	5, 7, 6, 8	fsovf1od 40717	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐹:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵))
10		f1ofn 6591	. . . . 5 ⊢ (𝐹:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵) → 𝐹 Fn (𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
11	9, 10	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐹 Fn (𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
12		neicvg.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (𝑛 ∈ V ↦ (𝑝 ∈ (𝒫 𝑛 ↑m 𝒫 𝑛) ↦ (𝑜 ∈ 𝒫 𝑛 ↦ (𝑛 ∖ (𝑝‘(𝑛 ∖ 𝑜))))))
13	12, 1, 6	dssmapf1od 40722	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐷:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
14		f1of 6590	. . . . 5 ⊢ (𝐷:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵) → 𝐷:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)⟶(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
15	13, 14	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐷:(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵)⟶(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
16		neicvg.g	. . . . 5 ⊢ 𝐺 = (𝐵𝑂𝒫 𝐵)
17	5, 6, 7, 16	fsovfd 40713	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝐺:(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵)⟶(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
18	2	breqi 5036	. . . . . 6 ⊢ (𝑁𝐻𝑀 ↔ 𝑁(𝐹 ∘ (𝐷 ∘ 𝐺))𝑀)
19	3, 18	sylib 221	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁(𝐹 ∘ (𝐷 ∘ 𝐺))𝑀)
20	19	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → 𝑁(𝐹 ∘ (𝐷 ∘ 𝐺))𝑀)
21	11, 15, 17, 20	brcofffn 40734	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ∈ V) → (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀))
22	4, 21	mpdan 686	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀))
23		simpr2 1192	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)))
24		neicvgel.x	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
25	24	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → 𝑋 ∈ 𝐵)
26		neicvgel.s	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵)
27	26	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵)
28	12, 1, 23, 25, 27	ntrclselnel1 40760	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑋 ∈ ((𝐺‘𝑁)‘𝑆) ↔ ¬ 𝑋 ∈ ((𝐷‘(𝐺‘𝑁))‘(𝐵 ∖ 𝑆))))
29		eqid 2798	. . . 4 ⊢ (𝒫 𝐵𝑂𝐵) = (𝒫 𝐵𝑂𝐵)
30		simpr1 1191	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → 𝑁𝐺(𝐺‘𝑁))
31	16	breqi 5036	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ↔ 𝑁(𝐵𝑂𝒫 𝐵)(𝐺‘𝑁))
32	31	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ↔ 𝑁(𝐵𝑂𝒫 𝐵)(𝐺‘𝑁)))
33	4	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → 𝐵 ∈ V)
34		id 22	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ∈ V → 𝐵 ∈ V)
35		pwexg 5244	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ∈ V → 𝒫 𝐵 ∈ V)
36		eqid 2798	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵𝑂𝒫 𝐵) = (𝐵𝑂𝒫 𝐵)
37	5, 34, 35, 36	fsovf1od 40717	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ V → (𝐵𝑂𝒫 𝐵):(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
38	33, 37	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝐵𝑂𝒫 𝐵):(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵))
39		f1orel 6593	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐵𝑂𝒫 𝐵):(𝒫 𝒫 𝐵 ↑m 𝐵)–1-1-onto→(𝒫 𝐵 ↑m 𝒫 𝐵) → Rel (𝐵𝑂𝒫 𝐵))
40		relbrcnvg 5935	. . . . . . 7 ⊢ (Rel (𝐵𝑂𝒫 𝐵) → ((𝐺‘𝑁)◡(𝐵𝑂𝒫 𝐵)𝑁 ↔ 𝑁(𝐵𝑂𝒫 𝐵)(𝐺‘𝑁)))
41	38, 39, 40	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → ((𝐺‘𝑁)◡(𝐵𝑂𝒫 𝐵)𝑁 ↔ 𝑁(𝐵𝑂𝒫 𝐵)(𝐺‘𝑁)))
42	5, 34, 35, 36, 29	fsovcnvd 40715	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ V → ◡(𝐵𝑂𝒫 𝐵) = (𝒫 𝐵𝑂𝐵))
43	42	breqd 5041	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ V → ((𝐺‘𝑁)◡(𝐵𝑂𝒫 𝐵)𝑁 ↔ (𝐺‘𝑁)(𝒫 𝐵𝑂𝐵)𝑁))
44	33, 43	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → ((𝐺‘𝑁)◡(𝐵𝑂𝒫 𝐵)𝑁 ↔ (𝐺‘𝑁)(𝒫 𝐵𝑂𝐵)𝑁))
45	32, 41, 44	3bitr2d 310	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ↔ (𝐺‘𝑁)(𝒫 𝐵𝑂𝐵)𝑁))
46	30, 45	mpbid 235	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝐺‘𝑁)(𝒫 𝐵𝑂𝐵)𝑁)
47	5, 29, 46, 25, 27	ntrneiel 40784	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑋 ∈ ((𝐺‘𝑁)‘𝑆) ↔ 𝑆 ∈ (𝑁‘𝑋)))
48		simpr3 1193	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)
49		difssd 4060	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∖ 𝑆) ⊆ 𝐵)
50	4, 49	sselpwd 5194	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ 𝒫 𝐵)
51	50	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ 𝒫 𝐵)
52	5, 8, 48, 25, 51	ntrneiel 40784	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑋 ∈ ((𝐷‘(𝐺‘𝑁))‘(𝐵 ∖ 𝑆)) ↔ (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ (𝑀‘𝑋)))
53	52	notbid 321	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (¬ 𝑋 ∈ ((𝐷‘(𝐺‘𝑁))‘(𝐵 ∖ 𝑆)) ↔ ¬ (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ (𝑀‘𝑋)))
54	28, 47, 53	3bitr3d 312	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁𝐺(𝐺‘𝑁) ∧ (𝐺‘𝑁)𝐷(𝐷‘(𝐺‘𝑁)) ∧ (𝐷‘(𝐺‘𝑁))𝐹𝑀)) → (𝑆 ∈ (𝑁‘𝑋) ↔ ¬ (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ (𝑀‘𝑋)))
55	22, 54	mpdan 686	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ (𝑁‘𝑋) ↔ ¬ (𝐵 ∖ 𝑆) ∈ (𝑀‘𝑋)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  {crab 3110  Vcvv 3441   ∖ cdif 3878  𝒫 cpw 4497   class class class wbr 5030   ↦ cmpt 5110  ^◡ccnv 5518   ∘ ccom 5523  Rel wrel 5524   Fn wfn 6319  ⟶wf 6320  –1-1-onto→wf1o 6323  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135   ∈ cmpo 7137   ↑_m cmap 8389

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-id 5425  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-map 8391

This theorem is referenced by:  neicvgel2  40823  neicvgfv  40824