Theorem neindisj2 21828

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 21778	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
3	1	isneip 21810	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) ↔ (𝑛 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛))))
4		r19.29r 3182	. . . . . . . . . . 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 4140	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑛 → (𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆))
7		sseq2 3920	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆) ↔ (𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ ∅))
8		ss0 4297	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅)
9	7, 8	syl6bi 256	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → ((𝑥 ∩ 𝑆) ⊆ (𝑛 ∩ 𝑆) → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅))
10	6, 9	syl5com 31	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝑛 → ((𝑛 ∩ 𝑆) = ∅ → (𝑥 ∩ 𝑆) = ∅))
11	10	necon3d 2972	. . . . . . . . . . . . . . . 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 416	. . . . . . . . . . . . . 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 421	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) ∧ (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
16	15	rexlimivw 3206	. . . . . . . . . . 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 416	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
19	18	adantl 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 ⊆ 𝑋 ∧ ∃𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑛)) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
20	3, 19	syl6bi 256	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
21	20	3adant2 1128	. . . . . 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 410	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → (𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}) → (𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
24	23	ralrimiv 3112	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐽 (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)) → ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅)
25		opnneip 21824	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑥 ∈ 𝐽 ∧ 𝑃 ∈ 𝑥) → 𝑥 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃}))
26		ineq1 4111	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → (𝑛 ∩ 𝑆) = (𝑥 ∩ 𝑆))
27	26	neeq1d 3010	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → ((𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅ ↔ (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅))
28	27	rspccva 3542	. . . . . . . . . . . . 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 1116	. . . . . . . . . . . . . 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 416	. . . . . . . . . . 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 1118	. . . . . . . 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 416	. . . . . 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 1344	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅) → (𝑥 ∈ 𝐽 → (𝑃 ∈ 𝑥 → (𝑥 ∩ 𝑆) ≠ ∅)))
41	40	ralrimiv 3112	. . 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 282	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) → (𝑃 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑛 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑃})(𝑛 ∩ 𝑆) ≠ ∅))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2951  ∀wral 3070  ∃wrex 3071   ∩ cin 3859   ⊆ wss 3860  ∅c0 4227  {csn 4525  ∪ cuni 4801  ‘cfv 6339  Topctop 21598  clsccl 21723  neicnei 21802

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 2729  ax-rep 5159  ax-sep 5172  ax-nul 5179  ax-pow 5237  ax-pr 5301  ax-un 7464

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-uni 4802  df-int 4842  df-iun 4888  df-iin 4889  df-br 5036  df-opab 5098  df-mpt 5116  df-id 5433  df-xp 5533  df-rel 5534  df-cnv 5535  df-co 5536  df-dm 5537  df-rn 5538  df-res 5539  df-ima 5540  df-iota 6298  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-top 21599  df-cld 21724  df-ntr 21725  df-cls 21726  df-nei 21803

This theorem is referenced by:  islp2  21850  trnei  22597  flimclsi  22683