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

Theorem qtopbaslem 25082
Description: The set of open intervals with endpoints in a subset forms a basis for a topology. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jun-2014.)
Hypothesis
Ref Expression
qtopbas.1 𝑆 ⊆ ℝ*
Assertion
Ref Expression
qtopbaslem ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ TopBases

Proof of Theorem qtopbaslem
Dummy variables 𝑢 𝑡 𝑣 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iooex 13502 . . 3 (,) ∈ V
21imaex 7926 . 2 ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ V
3 qtopbas.1 . . . . . . . . 9 𝑆 ⊆ ℝ*
43sseli 3904 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝑧 ∈ ℝ*)
53sseli 3904 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ 𝑆 → 𝑤 ∈ ℝ*)
64, 5anim12i 625 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*))
73sseli 3904 . . . . . . . 8 (𝑣 ∈ 𝑆 → 𝑣 ∈ ℝ*)
83sseli 3904 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ 𝑆 → 𝑢 ∈ ℝ*)
97, 8anim12i 625 . . . . . . 7 ((𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆) → (𝑣 ∈ ℝ* ∧ 𝑢 ∈ ℝ*))
10 iooin 13513 . . . . . . 7 (((𝑧 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*) ∧ (𝑣 ∈ ℝ* ∧ 𝑢 ∈ ℝ*)) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) = (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)))
116, 9, 10syl2an 608 . . . . . 6 (((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆)) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) = (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)))
12 ifcl 4527 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑧 ∈ 𝑆) → if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧) ∈ 𝑆)
1312ancoms 464 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑣 ∈ 𝑆) → if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧) ∈ 𝑆)
14 ifcl 4527 . . . . . . . 8 ((𝑤 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆) → if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢) ∈ 𝑆)
15 df-ov 7423 . . . . . . . . 9 (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)) = ((,)‘⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩)
16 opelxpi 5687 . . . . . . . . . 10 ((if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧) ∈ 𝑆 ∧ if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢) ∈ 𝑆) → ⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩ ∈ (𝑆 × 𝑆))
17 ioof 13581 . . . . . . . . . . . 12 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
18 ffun 6712 . . . . . . . . . . . 12 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → Fun (,))
1917, 18ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 Fun (,)
20 xpss12 5665 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ⊆ ℝ* ∧ 𝑆 ⊆ ℝ*) → (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
213, 3, 20mp2an 705 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
2217fdmi 6721 . . . . . . . . . . . 12 dom (,) = (ℝ* × ℝ*)
2321, 22sseqtrri 3957 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 × 𝑆) ⊆ dom (,)
24 funfvima2 7237 . . . . . . . . . . 11 ((Fun (,) ∧ (𝑆 × 𝑆) ⊆ dom (,)) → (⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩ ∈ (𝑆 × 𝑆) → ((,)‘⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
2519, 23, 24mp2an 705 . . . . . . . . . 10 (⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩ ∈ (𝑆 × 𝑆) → ((,)‘⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
2616, 25syl 18 . . . . . . . . 9 ((if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧) ∈ 𝑆 ∧ if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢) ∈ 𝑆) → ((,)‘⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
2715, 26eqeltrid 2864 . . . . . . . 8 ((if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧) ∈ 𝑆 ∧ if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢) ∈ 𝑆) → (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
2813, 14, 27syl2an 608 . . . . . . 7 (((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑣 ∈ 𝑆) ∧ (𝑤 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆)) → (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
2928an4s 673 . . . . . 6 (((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆)) → (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
3011, 29eqeltrd 2860 . . . . 5 (((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆)) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
3130ralrimivva 3205 . . . 4 ((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) → ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
3231rgen2 3202 . . 3 ∀𝑧 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝑆 ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))
33 ffn 6709 . . . . . 6 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
3417, 33ax-mp 5 . . . . 5 (,) Fn (ℝ* × ℝ*)
35 ineq1 4110 . . . . . . . 8 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → (𝑥 ∩ 𝑦) = (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦))
3635eleq1d 2845 . . . . . . 7 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → ((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
3736ralbidv 3185 . . . . . 6 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
3837ralima 7243 . . . . 5 (((,) Fn (ℝ* × ℝ*) ∧ (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → (∀𝑥 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
3934, 21, 38mp2an 705 . . . 4 (∀𝑥 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
40 fveq2 6885 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑡) = ((,)‘⟨𝑧, 𝑤⟩))
41 df-ov 7423 . . . . . . . . . 10 (𝑧(,)𝑤) = ((,)‘⟨𝑧, 𝑤⟩)
4240, 41eqtr4di 2813 . . . . . . . . 9 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑡) = (𝑧(,)𝑤))
4342ineq1d 4116 . . . . . . . 8 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦))
4443eleq1d 2845 . . . . . . 7 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
4544ralbidv 3185 . . . . . 6 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
46 ineq2 4111 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ((,)‘𝑡) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)))
4746eleq1d 2845 . . . . . . . . 9 (𝑦 = ((,)‘𝑡) → (((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
4847ralima 7243 . . . . . . . 8 (((,) Fn (ℝ* × ℝ*) ∧ (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
4934, 21, 48mp2an 705 . . . . . . 7 (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
50 fveq2 6885 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((,)‘𝑡) = ((,)‘⟨𝑣, 𝑢⟩))
51 df-ov 7423 . . . . . . . . . . 11 (𝑣(,)𝑢) = ((,)‘⟨𝑣, 𝑢⟩)
5250, 51eqtr4di 2813 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((,)‘𝑡) = (𝑣(,)𝑢))
5352ineq2d 4117 . . . . . . . . 9 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)))
5453eleq1d 2845 . . . . . . . 8 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → (((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
5554ralxp 5817 . . . . . . 7 (∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
5649, 55bitri 278 . . . . . 6 (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
5745, 56bitrdi 290 . . . . 5 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
5857ralxp 5817 . . . 4 (∀𝑡 ∈ (𝑆 × 𝑆)∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝑆 ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
5939, 58bitri 278 . . 3 (∀𝑥 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑧 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝑆 ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
6032, 59mpbir 234 . 2 ∀𝑥 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))
61 fiinbas 23275 . 2 ((((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ V ∧ ∀𝑥 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))) → ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ TopBases)
622, 60, 61mp2an 705 1 ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ TopBases
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∩ cin 4089  ifcif 4481  𝒫 cpw 4556  ⟨cop 4834   class class class wbr 5102   × cxp 5648  dom cdm 5650   “ cima 5653  Fun wfun 6532   Fn wfn 6533  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11202  ℝ*cxr 11345   ≤ cle 11347  (,)cioo 13479  TopBasesctb 23268
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5545  df-po 5558  df-so 5559  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-er 8720  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-ioo 13483  df-bases 23269
This theorem is used by:  qtopbas  25083  retopbas  25084
  Copyright terms: Public domain W3C validator