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

Theorem qtopbaslem 25057
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 13480 . . 3 (,) ∈ V
21imaex 7915 . 2 ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ∈ V
3 qtopbas.1 . . . . . . . . 9 𝑆 ⊆ ℝ*
43sseli 3927 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ 𝑆 → 𝑧 ∈ ℝ*)
53sseli 3927 . . . . . . . 8 (𝑤 ∈ 𝑆 → 𝑤 ∈ ℝ*)
64, 5anim12i 625 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ ℝ* ∧ 𝑤 ∈ ℝ*))
73sseli 3927 . . . . . . . 8 (𝑣 ∈ 𝑆 → 𝑣 ∈ ℝ*)
83sseli 3927 . . . . . . . 8 (𝑢 ∈ 𝑆 → 𝑢 ∈ ℝ*)
97, 8anim12i 625 . . . . . . 7 ((𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆) → (𝑣 ∈ ℝ* ∧ 𝑢 ∈ ℝ*))
10 iooin 13491 . . . . . . 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 4528 . . . . . . . . 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 4528 . . . . . . . 8 ((𝑤 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆) → if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢) ∈ 𝑆)
15 df-ov 7415 . . . . . . . . 9 (if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧)(,)if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)) = ((,)‘⟨if(𝑧 ≤ 𝑣, 𝑣, 𝑧), if(𝑤 ≤ 𝑢, 𝑤, 𝑢)⟩)
16 opelxpi 5688 . . . . . . . . . 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 13559 . . . . . . . . . . . 12 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
18 ffun 6704 . . . . . . . . . . . 12 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → Fun (,))
1917, 18ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 Fun (,)
20 xpss12 5666 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ⊆ ℝ* ∧ 𝑆 ⊆ ℝ*) → (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
213, 3, 20mp2an 705 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 × 𝑆) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
2217fdmi 6713 . . . . . . . . . . . 12 dom (,) = (ℝ* × ℝ*)
2321, 22sseqtrri 3980 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 × 𝑆) ⊆ dom (,)
24 funfvima2 7229 . . . . . . . . . . 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 2865 . . . . . . . 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 2861 . . . . 5 (((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑣 ∈ 𝑆 ∧ 𝑢 ∈ 𝑆)) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
3130ralrimivva 3206 . . . 4 ((𝑧 ∈ 𝑆 ∧ 𝑤 ∈ 𝑆) → ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)))
3231rgen2 3203 . . 3 ∀𝑧 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝑆 ∀𝑣 ∈ 𝑆 ∀𝑢 ∈ 𝑆 ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))
33 ffn 6701 . . . . . 6 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
3417, 33ax-mp 5 . . . . 5 (,) Fn (ℝ* × ℝ*)
35 ineq1 4159 . . . . . . . 8 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → (𝑥 ∩ 𝑦) = (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦))
3635eleq1d 2846 . . . . . . 7 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → ((𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
3736ralbidv 3186 . . . . . 6 (𝑥 = ((,)‘𝑡) → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(𝑥 ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
3837ralima 7235 . . . . 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 6877 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑡) = ((,)‘⟨𝑧, 𝑤⟩))
41 df-ov 7415 . . . . . . . . . 10 (𝑧(,)𝑤) = ((,)‘⟨𝑧, 𝑤⟩)
4240, 41eqtr4di 2814 . . . . . . . . 9 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((,)‘𝑡) = (𝑧(,)𝑤))
4342ineq1d 4165 . . . . . . . 8 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → (((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦))
4443eleq1d 2846 . . . . . . 7 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → ((((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
4544ralbidv 3186 . . . . . 6 (𝑡 = ⟨𝑧, 𝑤⟩ → (∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))(((,)‘𝑡) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ∀𝑦 ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
46 ineq2 4160 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = ((,)‘𝑡) → ((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)))
4746eleq1d 2846 . . . . . . . . 9 (𝑦 = ((,)‘𝑡) → (((𝑧(,)𝑤) ∩ 𝑦) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
4847ralima 7235 . . . . . . . 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 6877 . . . . . . . . . . 11 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((,)‘𝑡) = ((,)‘⟨𝑣, 𝑢⟩))
51 df-ov 7415 . . . . . . . . . . 11 (𝑣(,)𝑢) = ((,)‘⟨𝑣, 𝑢⟩)
5250, 51eqtr4di 2814 . . . . . . . . . 10 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((,)‘𝑡) = (𝑣(,)𝑢))
5352ineq2d 4166 . . . . . . . . 9 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → ((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) = ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)))
5453eleq1d 2846 . . . . . . . 8 (𝑡 = ⟨𝑣, 𝑢⟩ → (((𝑧(,)𝑤) ∩ ((,)‘𝑡)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆)) ↔ ((𝑧(,)𝑤) ∩ (𝑣(,)𝑢)) ∈ ((,) “ (𝑆 × 𝑆))))
5554ralxp 5818 . . . . . . 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 5818 . . . 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 23250 . 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 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  Vcvv 3451   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ifcif 4482  𝒫 cpw 4557  ⟨cop 4590   class class class wbr 5103   × cxp 5649  dom cdm 5651   “ cima 5654  Fun wfun 6525   Fn wfn 6526  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  ℝcr 11180  ℝ*cxr 11323   ≤ cle 11325  (,)cioo 13457  TopBasesctb 23243
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-po 5559  df-so 5560  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 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-er 8701  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-ioo 13461  df-bases 23244
This theorem is used by:  qtopbas  25058  retopbas  25059
  Copyright terms: Public domain W3C validator