Users' Mathboxes Mathbox for Richard Penner < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ntrneik4w Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ntrneik4w 43530
Description: Idempotence of the interior function is equivalent to saying a set is a neighborhood of a point if and only if the interior of the set is a neighborhood of a point. (Contributed by RP, 11-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
ntrnei.o 𝑂 = (𝑖 ∈ V, 𝑗 ∈ V ↦ (π‘˜ ∈ (𝒫 𝑗 ↑m 𝑖) ↦ (𝑙 ∈ 𝑗 ↦ {π‘š ∈ 𝑖 ∣ 𝑙 ∈ (π‘˜β€˜π‘š)})))
ntrnei.f 𝐹 = (𝒫 𝐡𝑂𝐡)
ntrnei.r (πœ‘ β†’ 𝐼𝐹𝑁)
Assertion
Ref Expression
ntrneik4w (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
Distinct variable groups:   𝐡,𝑖,𝑗,π‘˜,𝑙,π‘š,𝑠,π‘₯   π‘˜,𝐼,𝑙,π‘š,π‘₯   πœ‘,𝑖,𝑗,π‘˜,𝑙,𝑠,π‘₯
Allowed substitution hints:   πœ‘(π‘š)   𝐹(π‘₯,𝑖,𝑗,π‘˜,π‘š,𝑠,𝑙)   𝐼(𝑖,𝑗,𝑠)   𝑁(π‘₯,𝑖,𝑗,π‘˜,π‘š,𝑠,𝑙)   𝑂(π‘₯,𝑖,𝑗,π‘˜,π‘š,𝑠,𝑙)

Proof of Theorem ntrneik4w
StepHypRef Expression
1 dfcleq 2721 . . . . 5 ((πΌβ€˜π‘ ) = (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) ↔ βˆ€π‘₯(π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))))
2 eqcom 2735 . . . . 5 ((πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) = (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )))
3 ralv 3496 . . . . 5 (βˆ€π‘₯ ∈ V (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))) ↔ βˆ€π‘₯(π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))))
41, 2, 33bitr4i 303 . . . 4 ((πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ V (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))))
5 ssv 4004 . . . . . . 7 𝐡 βŠ† V
65a1i 11 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ 𝐡 βŠ† V)
7 vex 3475 . . . . . . . . 9 π‘₯ ∈ V
8 eldif 3957 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ (V βˆ– 𝐡) ↔ (π‘₯ ∈ V ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡))
97, 8mpbiran 708 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ (V βˆ– 𝐡) ↔ Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡)
10 ntrnei.o . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑂 = (𝑖 ∈ V, 𝑗 ∈ V ↦ (π‘˜ ∈ (𝒫 𝑗 ↑m 𝑖) ↦ (𝑙 ∈ 𝑗 ↦ {π‘š ∈ 𝑖 ∣ 𝑙 ∈ (π‘˜β€˜π‘š)})))
11 ntrnei.f . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐹 = (𝒫 𝐡𝑂𝐡)
12 ntrnei.r . . . . . . . . . . . . . . . 16 (πœ‘ β†’ 𝐼𝐹𝑁)
1310, 11, 12ntrneiiex 43506 . . . . . . . . . . . . . . 15 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ (𝒫 𝐡 ↑m 𝒫 𝐡))
14 elmapi 8868 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐼 ∈ (𝒫 𝐡 ↑m 𝒫 𝐡) β†’ 𝐼:𝒫 π΅βŸΆπ’« 𝐡)
1513, 14syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (πœ‘ β†’ 𝐼:𝒫 π΅βŸΆπ’« 𝐡)
1615ffvelcdmda 7094 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ 𝒫 𝐡)
1716elpwid 4612 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (πΌβ€˜π‘ ) βŠ† 𝐡)
1817sseld 3979 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) β†’ π‘₯ ∈ 𝐡))
1918con3dimp 408 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ Β¬ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ))
2015adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ 𝐼:𝒫 π΅βŸΆπ’« 𝐡)
2120, 16ffvelcdmd 7095 . . . . . . . . . . . . 13 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) ∈ 𝒫 𝐡)
2221elpwid 4612 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) βŠ† 𝐡)
2322sseld 3979 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) β†’ π‘₯ ∈ 𝐡))
2423con3dimp 408 . . . . . . . . . 10 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ Β¬ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )))
2519, 242falsed 376 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))))
2625ex 412 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ 𝐡 β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )))))
279, 26biimtrid 241 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (V βˆ– 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )))))
2827ralrimiv 3142 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (V βˆ– 𝐡)(π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))))
296, 28raldifeq 4494 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ V (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )))))
3012adantr 480 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ 𝐼𝐹𝑁)
3130adantr 480 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ 𝐼𝐹𝑁)
32 simpr 484 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ π‘₯ ∈ 𝐡)
33 simplr 768 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡)
3410, 11, 31, 32, 33ntrneiel 43511 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ 𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯)))
3516adantr 480 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ 𝒫 𝐡)
3610, 11, 31, 32, 35ntrneiel 43511 . . . . . . 7 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯)))
3734, 36bibi12d 345 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ ((π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))) ↔ (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
3837ralbidva 3172 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
3929, 38bitr3d 281 . . . 4 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ V (π‘₯ ∈ (πΌβ€˜π‘ ) ↔ π‘₯ ∈ (πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ ))) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
404, 39bitrid 283 . . 3 ((πœ‘ ∧ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡) β†’ ((πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
4140ralbidva 3172 . 2 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ βˆ€π‘  ∈ 𝒫 π΅βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
42 ralcom 3283 . 2 (βˆ€π‘  ∈ 𝒫 π΅βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 (𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯)) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯)))
4341, 42bitrdi 287 1 (πœ‘ β†’ (βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(πΌβ€˜(πΌβ€˜π‘ )) = (πΌβ€˜π‘ ) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘  ∈ 𝒫 𝐡(𝑠 ∈ (π‘β€˜π‘₯) ↔ (πΌβ€˜π‘ ) ∈ (π‘β€˜π‘₯))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395  βˆ€wal 1532   = wceq 1534   ∈ wcel 2099  βˆ€wral 3058  {crab 3429  Vcvv 3471   βˆ– cdif 3944   βŠ† wss 3947  π’« cpw 4603   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  βŸΆwf 6544  β€˜cfv 6548  (class class class)co 7420   ∈ cmpo 7422   ↑m cmap 8845
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-ral 3059  df-rex 3068  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4909  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5576  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-map 8847
This theorem is referenced by:  ntrneik4  43531
  Copyright terms: Public domain W3C validator