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

Theorem opnfbas 23956
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 4036 . . . 4 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝐽
2 opnfbas.1 . . . . . 6 𝑋 = 𝐽
32eqimss2i 4000 . . . . 5 𝐽𝑋
4 sspwuni 5061 . . . . 5 (𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋 𝐽𝑋)
53, 4mpbir 234 . . . 4 𝐽 ⊆ 𝒫 𝑋
61, 5sstri 3948 . . 3 {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋
76a1i 11 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋)
82topopn 23020 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Top → 𝑋𝐽)
98anim1i 626 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1093adant3 1148 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → (𝑋𝐽𝑆𝑋))
11 sseq2 3965 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (𝑆𝑥𝑆𝑋))
1211elrab 3653 . . . . 5 (𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑋𝐽𝑆𝑋))
1310, 12sylibr 237 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → 𝑋 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
1413ne0d 4297 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅)
15 ss0 4359 . . . . . . 7 (𝑆 ⊆ ∅ → 𝑆 = ∅)
1615necon3ai 2985 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
17163ad2ant3 1151 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ 𝑆 ⊆ ∅)
1817intnand 493 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
19 df-nel 3065 . . . . 5 (∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
20 sseq2 3965 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ ∅))
2120elrab 3653 . . . . . 6 (∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2221notbii 323 . . . . 5 (¬ ∅ ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅))
2319, 22bitr2i 279 . . . 4 (¬ (∅ ∈ 𝐽𝑆 ⊆ ∅) ↔ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
2418, 23sylib 221 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
25 sseq2 3965 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑟 → (𝑆𝑥𝑆𝑟))
2625elrab 3653 . . . . . 6 (𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑟𝐽𝑆𝑟))
27 sseq2 3965 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑠 → (𝑆𝑥𝑆𝑠))
2827elrab 3653 . . . . . 6 (𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ (𝑠𝐽𝑆𝑠))
2926, 28anbi12i 639 . . . . 5 ((𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ 𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}) ↔ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)))
30 simpl 487 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝐽 ∈ Top)
31 simprll 790 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑟𝐽)
32 simprrl 792 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑠𝐽)
33 inopn 23013 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑟𝐽𝑠𝐽) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
3430, 31, 32, 33syl3anc 1394 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ 𝐽)
35 ssin 4193 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) ↔ 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3635biimpi 219 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆𝑟𝑆𝑠) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3736ad2ant2l 758 . . . . . . . . . . 11 (((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3837adantl 486 . . . . . . . . . 10 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → 𝑆 ⊆ (𝑟𝑠))
3934, 38jca 520 . . . . . . . . 9 ((𝐽 ∈ Top ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
40393ad2antl1 1202 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
41 sseq2 3965 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑟𝑠) → (𝑆𝑥𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4241elrab 3653 . . . . . . . 8 ((𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ↔ ((𝑟𝑠) ∈ 𝐽𝑆 ⊆ (𝑟𝑠)))
4340, 42sylibr 237 . . . . . . 7 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → (𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥})
44 ssid 3961 . . . . . . 7 (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)
45 sseq1 3964 . . . . . . . 8 (𝑡 = (𝑟𝑠) → (𝑡 ⊆ (𝑟𝑠) ↔ (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)))
4645rspcev 3584 . . . . . . 7 (((𝑟𝑠) ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ (𝑟𝑠) ⊆ (𝑟𝑠)) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
4743, 44, 46sylancl 597 . . . . . 6 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) ∧ ((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠))) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠))
4847ex 417 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → (((𝑟𝐽𝑆𝑟) ∧ (𝑠𝐽𝑆𝑠)) → ∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
4929, 48biimtrid 245 . . . 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 1144 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))
52 isfbas2 23949 . . . 4 (𝑋𝐽 → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
538, 52syl 18 . . 3 (𝐽 ∈ Top → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
54533ad2ant1 1149 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ({𝑥𝐽𝑆𝑥} ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∧ ∀𝑟 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∀𝑠 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}∃𝑡 ∈ {𝑥𝐽𝑆𝑥}𝑡 ⊆ (𝑟𝑠)))))
557, 51, 54mpbir2and 725 1 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅) → {𝑥𝐽𝑆𝑥} ∈ (fBas‘𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400  w3a 1101   = wceq 1563  wcel 2145  wne 2960  wnel 3064  wral 3079  wrex 3089  {crab 3417  cin 3906  wss 3907  c0 4288  𝒫 cpw 4558   cuni 4867  cfv 6525  fBascfbas 21467  Topctop 23007
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-sep 5250  ax-nul 5260  ax-pow 5326  ax-pr 5394
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fv 6533  df-fbas 21476  df-top 23008
This theorem is referenced by:  neifg  36739
  Copyright terms: Public domain W3C validator