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

Theorem opnfbas 23871
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 4103 . . . 4 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝐽
2 opnfbas.1 . . . . . 6 𝑋 = 𝐽
32eqimss2i 4070 . . . . 5 𝐽𝑋
4 sspwuni 5123 . . . . 5 (𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋 𝐽𝑋)
53, 4mpbir 231 . . . 4 𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋
61, 5sstri 4018 . . 3 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋
76a1i 11 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋)
82topopn 22933 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Top → 𝑋𝐽)
98anim1i 614 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1093adant3 1132 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
11 sseq2 4035 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (𝑆𝑥𝑆𝑋))
1211elrab 3708 . . . . 5 (𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1310, 12sylibr 234 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → 𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
1413ne0d 4365 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅)
15 ss0 4425 . . . . . . 7 (𝑆 ⊆ ∅ → 𝑆 = ∅)
1615necon3ai 2971 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
17163ad2ant3 1135 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
1817intnand 488 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
19 df-nel 3053 . . . . 5 (∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
20 sseq2 4035 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ ∅))
2120elrab 3708 . . . . . 6 (∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2221notbii 320 . . . . 5 (¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2319, 22bitr2i 276 . . . 4 (¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅) ↔ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
2418, 23sylib 218 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
25 sseq2 4035 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑟 → (𝑆𝑥𝑆𝑟))
2625elrab 3708 . . . . . 6 (𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑟𝐽𝑆𝑟))
27 sseq2 4035 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑠 → (𝑆𝑥𝑆𝑠))
2827elrab 3708 . . . . . 6 (𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑠𝐽𝑆𝑠))
2926, 28anbi12i 627 . . . . 5 ((𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ 𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}) ↔ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)))
30 simpl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝐽 ∈ Top)
31 simprll 778 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑟𝐽)
32 simprrl 780 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑠𝐽)
33 inopn 22926 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑟𝐽𝑠𝐽) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
3430, 31, 32, 33syl3anc 1371 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
35 ssin 4260 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) ↔ 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3635biimpi 216 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3736ad2ant2l 745 . . . . . . . . . . 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 1185 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
41 sseq2 4035 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑟𝑠) → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4241elrab 3708 . . . . . . . 8 ((𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4340, 42sylibr 234 . . . . . . 7 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
44 ssid 4031 . . . . . . 7 (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)
45 sseq1 4034 . . . . . . . 8 (𝑡 = (𝑟𝑠) → (𝑡 ⊆ (𝑟𝑠) ↔ (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)))
4645rspcev 3635 . . . . . . 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, 48biimtrid 242 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ((𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ 𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
5049ralrimivv 3206 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
5114, 24, 503jca 1128 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
52 isfbas2 23864 . . . 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 1133 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
557, 51, 54mpbir2and 712 1 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1087   = wceq 1537  wcel 2108  wne 2946  wnel 3052  wral 3067  wrex 3076  {crab 3443  cin 3975  wss 3976  c0 4352  𝒫 cpw 4622   cuni 4931  cfv 6573  fBascfbas 21375  Topctop 22920
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-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447
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-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  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-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-fv 6581  df-fbas 21384  df-top 22921
This theorem is referenced by:  neifg  36337
  Copyright terms: Public domain W3C validator