MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnfbas Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnfbas 22901
Description: The collection of open supersets of a nonempty set in a topology is a neighborhoods of the set, one of the motivations for the filter concept. (Contributed by Jeff Hankins, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 7-Aug-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
opnfbas.1 𝑋 = 𝐽
Assertion
Ref Expression
opnfbas ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆   𝑥,𝑋

Proof of Theorem opnfbas
Dummy variables 𝑠 𝑟 𝑡 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 4009 . . . 4 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝐽
2 opnfbas.1 . . . . . 6 𝑋 = 𝐽
32eqimss2i 3976 . . . . 5 𝐽𝑋
4 sspwuni 5025 . . . . 5 (𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋 𝐽𝑋)
53, 4mpbir 230 . . . 4 𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋
61, 5sstri 3926 . . 3 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋
76a1i 11 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋)
82topopn 21963 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Top → 𝑋𝐽)
98anim1i 614 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1093adant3 1130 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
11 sseq2 3943 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (𝑆𝑥𝑆𝑋))
1211elrab 3617 . . . . 5 (𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1310, 12sylibr 233 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → 𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
1413ne0d 4266 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅)
15 ss0 4329 . . . . . . 7 (𝑆 ⊆ ∅ → 𝑆 = ∅)
1615necon3ai 2967 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
17163ad2ant3 1133 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
1817intnand 488 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
19 df-nel 3049 . . . . 5 (∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
20 sseq2 3943 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ ∅))
2120elrab 3617 . . . . . 6 (∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2221notbii 319 . . . . 5 (¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2319, 22bitr2i 275 . . . 4 (¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅) ↔ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
2418, 23sylib 217 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
25 sseq2 3943 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑟 → (𝑆𝑥𝑆𝑟))
2625elrab 3617 . . . . . 6 (𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑟𝐽𝑆𝑟))
27 sseq2 3943 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑠 → (𝑆𝑥𝑆𝑠))
2827elrab 3617 . . . . . 6 (𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑠𝐽𝑆𝑠))
2926, 28anbi12i 626 . . . . 5 ((𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ 𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}) ↔ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)))
30 simpl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝐽 ∈ Top)
31 simprll 775 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑟𝐽)
32 simprrl 777 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑠𝐽)
33 inopn 21956 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑟𝐽𝑠𝐽) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
3430, 31, 32, 33syl3anc 1369 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
35 ssin 4161 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) ↔ 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3635biimpi 215 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3736ad2ant2l 742 . . . . . . . . . . 11 (((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3837adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3934, 38jca 511 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
40393ad2antl1 1183 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
41 sseq2 3943 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑟𝑠) → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4241elrab 3617 . . . . . . . 8 ((𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4340, 42sylibr 233 . . . . . . 7 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
44 ssid 3939 . . . . . . 7 (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)
45 sseq1 3942 . . . . . . . 8 (𝑡 = (𝑟𝑠) → (𝑡 ⊆ (𝑟𝑠) ↔ (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)))
4645rspcev 3552 . . . . . . 7 (((𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
4743, 44, 46sylancl 585 . . . . . 6 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
4847ex 412 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → (((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
4929, 48syl5bi 241 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ((𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ 𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
5049ralrimivv 3113 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
5114, 24, 503jca 1126 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
52 isfbas2 22894 . . . 4 (𝑋𝐽 → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
538, 52syl 17 . . 3 (𝐽 ∈ Top → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
54533ad2ant1 1131 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
557, 51, 54mpbir2and 709 1 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 395  w3a 1085   = wceq 1539  wcel 2108  wne 2942  wnel 3048  wral 3063  wrex 3064  {crab 3067  cin 3882  wss 3883  c0 4253  𝒫 cpw 4530   cuni 4836  cfv 6418  fBascfbas 20498  Topctop 21950
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-op 4565  df-uni 4837  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-id 5480  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fv 6426  df-fbas 20507  df-top 21951
This theorem is referenced by:  neifg  34487
  Copyright terms: Public domain W3C validator