Theorem neindisj2 23152

Description: A point 𝑃 belongs to the closure of a set 𝑆 iff every neighborhood of 𝑃 meets 𝑆. (Contributed by FL, 15-Sep-2013.)

Hypothesis

Ref	Expression
tpnei.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽

Assertion

Ref	Expression
neindisj2	⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))

Distinct variable groups:   𝑛,𝐽   𝑃,𝑛   𝑆,𝑛   𝑛,𝑋

Proof of Theorem neindisj2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		tpnei.1	. . 3 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
2	1	elcls 23102	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
3	1	isneip 23134	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) ↔ (𝑛 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛))))
4		r19.29r 3122	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → ∃𝑥 ∈ 𝐽 ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
5		pm3.35 802	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
6		ssrin 4263	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑛 → (𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆))
7		sseq2 4035	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆) ↔ (𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ ∅))
8		ss0 4425	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅)
9	7, 8	biimtrdi 253	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆) → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅))
10	6, 9	syl5com 31	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑛 → ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅))
11	10	necon3d 2967	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑛 → ((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
12	5, 11	syl5com 31	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑥 ⊆ 𝑛 → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
13	12	ex 412	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑃 ∈ 𝑥 → ((𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑥 ⊆ 𝑛 → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
14	13	com23 86	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ⊆ 𝑛 → ((𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
15	14	imp31 417	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
16	15	rexlimivw 3157	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐽 ((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
17	4, 16	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
18	17	ex 412	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
19	18	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛)) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
20	3, 19	biimtrdi 253	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
21	20	3adant2 1131	. . . . . 6 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
22	21	com23 86	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
23	22	imp 406	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
24	23	ralrimiv 3151	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
25		opnneip 23148	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → 𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}))
26		ineq1 4234	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → (𝑛 ∩ 𝑆) = (𝑥 ∩ 𝑆))
27	26	neeq1d 3006	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → ((𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ↔ (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
28	27	rspccva 3634	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})) → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
29		idd 24	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑃 ∈ 𝑋 ∧ (𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → ((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
30	29	3exp 1119	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑃 ∈ 𝑋 → ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))
31	30	com14 96	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))
32	28, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ∧ 𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})) → ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))
33	32	ex 412	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))))
34	33	com3l 89	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))))
35	25, 34	mpcom 38	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))
36	35	3expia 1121	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽) → (𝑃 ∈ 𝑥 → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))))
37	36	com25 99	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽) → (𝑃 ∈ 𝑋 → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))))
38	37	ex 412	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → (𝑥 ∈ 𝐽 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))))
39	38	com25 99	. . . . 5 ⊢ (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ⊆ 𝑋 → (𝑃 ∈ 𝑋 → (∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ → (𝑥 ∈ 𝐽 → (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))))))
40	39	3imp1 1347	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑥 ∈ 𝐽 → (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
41	40	ralrimiv 3151	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
42	24, 41	impbida 800	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) ↔ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
43	2, 42	bitrd 279	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1537   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2946  ∀wral 3067  ∃wrex 3076   ∩ cin 3975   ⊆ wss 3976  ∅c0 4352  {csn 4648  ∪ cuni 4931  ‘cfv 6573  Topctop 22920  clsccl 23047  neicnei 23126

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-ral 3068  df-rex 3077  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-iin 5018  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-id 5593  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-top 22921  df-cld 23048  df-ntr 23049  df-cls 23050  df-nei 23127

This theorem is referenced by:  islp2  23174  trnei  23921  flimclsi  24007