Theorem neifg 34560

Description: The neighborhood filter of a nonempty set is generated by its open supersets. See comments for opnfbas 22993. (Contributed by Jeff Hankins, 3-Sep-2009.)

Hypothesis

Ref	Expression
neifg.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽

Assertion

Ref	Expression
neifg	⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑋filGen{𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥}) = ((nei‘𝐽)‘𝑆))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆   𝑥,𝑋

Proof of Theorem neifg

Dummy variables 𝑢 𝑡 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		neifg.1	. . . 4 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
2	1	opnfbas 22993	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
3		fgval 23021	. . 3 ⊢ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) → (𝑋filGen{𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥}) = {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅})
4	2, 3	syl 17	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑋filGen{𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥}) = {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅})
5		pweq 4549	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → 𝒫 𝑡 = 𝒫 𝑢)
6	5	ineq2d 4146	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) = ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢))
7	6	neeq1d 3003	. . . . 5 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅ ↔ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅))
8	7	elrab 3624	. . . 4 ⊢ (𝑢 ∈ {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅} ↔ (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅))
9		velpw 4538	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑢 ⊆ 𝑋)
10	9	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑢 ⊆ 𝑋))
11		n0 4280	. . . . . . . 8 ⊢ (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢))
12		elin 3903	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∧ 𝑧 ∈ 𝒫 𝑢))
13		sseq2 3947	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑆 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑧))
14	13	elrab 3624	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ↔ (𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧))
15		velpw 4538	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ 𝒫 𝑢 ↔ 𝑧 ⊆ 𝑢)
16	14, 15	anbi12i 627	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∧ 𝑧 ∈ 𝒫 𝑢) ↔ ((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
17	12, 16	bitri 274	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ ((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
18	17	exbii 1850	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
19	11, 18	bitri 274	. . . . . . 7 ⊢ (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
20	19	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
21	10, 20	anbi12d 631	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → ((𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))))
22		anass 469	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ (𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
23	22	exbii 1850	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
24		df-rex 3070	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
25	23, 24	bitr4i 277	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
26	25	anbi2i 623	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
27	1	isnei 22254	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))))
28	27	3adant3 1131	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))))
29	26, 28	bitr4id 290	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → ((𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)) ↔ 𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆)))
30	21, 29	bitrd 278	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → ((𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅) ↔ 𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆)))
31	8, 30	syl5bb 283	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑢 ∈ {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅} ↔ 𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆)))
32	31	eqrdv 2736	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅} = ((nei‘𝐽)‘𝑆))
33	4, 32	eqtrd 2778	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑋filGen{𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥}) = ((nei‘𝐽)‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539  ∃wex 1782   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2943  ∃wrex 3065  {crab 3068   ∩ cin 3886   ⊆ wss 3887  ∅c0 4256  𝒫 cpw 4533  ∪ cuni 4839  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  fBascfbas 20585  filGencfg 20586  Topctop 22042  neicnei 22248

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-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  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-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-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-fbas 20594  df-fg 20595  df-top 22043  df-nei 22249

This theorem is referenced by: (None)