Theorem neifg 34198

Description: The neighborhood filter of a nonempty set is generated by its open supersets. See comments for opnfbas 22593. (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 22593	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
3		fgval 22621	. . 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 4504	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → 𝒫 𝑡 = 𝒫 𝑢)
6	5	ineq2d 4103	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) = ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢))
7	6	neeq1d 2993	. . . . 5 ⊢ (𝑡 = 𝑢 → (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅ ↔ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅))
8	7	elrab 3588	. . . 4 ⊢ (𝑢 ∈ {𝑡 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑡) ≠ ∅} ↔ (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅))
9		velpw 4493	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑢 ⊆ 𝑋)
10	9	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ↔ 𝑢 ⊆ 𝑋))
11		n0 4235	. . . . . . . 8 ⊢ (({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢))
12		elin 3859	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∧ 𝑧 ∈ 𝒫 𝑢))
13		sseq2 3903	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑆 ⊆ 𝑥 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑧))
14	13	elrab 3588	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ↔ (𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧))
15		velpw 4493	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ 𝒫 𝑢 ↔ 𝑧 ⊆ 𝑢)
16	14, 15	anbi12i 630	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ {𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∧ 𝑧 ∈ 𝒫 𝑢) ↔ ((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
17	12, 16	bitri 278	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ ((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
18	17	exbii 1854	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 𝑧 ∈ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ↔ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
19	11, 18	bitri 278	. . . . . . 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 634	. . . . 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 472	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ (𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
23	22	exbii 1854	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
24		df-rex 3059	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧(𝑧 ∈ 𝐽 ∧ (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
25	23, 24	bitr4i 281	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢) ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))
26	25	anbi2i 626	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)))
27	1	isnei 21854	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))))
28	27	3adant3 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆) ↔ (𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧 ∈ 𝐽 (𝑆 ⊆ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢))))
29	26, 28	bitr4id 293	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → ((𝑢 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑧((𝑧 ∈ 𝐽 ∧ 𝑆 ⊆ 𝑧) ∧ 𝑧 ⊆ 𝑢)) ↔ 𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆)))
30	21, 29	bitrd 282	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → ((𝑢 ∈ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥} ∩ 𝒫 𝑢) ≠ ∅) ↔ 𝑢 ∈ ((nei‘𝐽)‘𝑆)))
31	8, 30	syl5bb 286	. . 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 2773	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅) → (𝑋filGen{𝑥 ∈ 𝐽 ∣ 𝑆 ⊆ 𝑥}) = ((nei‘𝐽)‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1088   = wceq 1542  ∃wex 1786   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2934  ∃wrex 3054  {crab 3057   ∩ cin 3842   ⊆ wss 3843  ∅c0 4211  𝒫 cpw 4488  ∪ cuni 4796  ‘cfv 6339  (class class class)co 7170  fBascfbas 20205  filGencfg 20206  Topctop 21644  neicnei 21848

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2020  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2710  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5232  ax-pr 5296

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 847  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2075  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2730  df-clel 2811  df-nfc 2881  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3058  df-rex 3059  df-reu 3060  df-rab 3062  df-v 3400  df-sbc 3681  df-csb 3791  df-dif 3846  df-un 3848  df-in 3850  df-ss 3860  df-nul 4212  df-if 4415  df-pw 4490  df-sn 4517  df-pr 4519  df-op 4523  df-uni 4797  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-id 5429  df-xp 5531  df-rel 5532  df-cnv 5533  df-co 5534  df-dm 5535  df-rn 5536  df-res 5537  df-ima 5538  df-iota 6297  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-ov 7173  df-oprab 7174  df-mpo 7175  df-fbas 20214  df-fg 20215  df-top 21645  df-nei 21849

This theorem is referenced by: (None)