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Theorem toponmre 23411
Description: The topologies over a given base set form a Moore collection: the intersection of any family of them is a topology, including the empty (relative) intersection which gives the discrete topology distop 23313. (Contributed by Stefan O'Rear, 31-Jan-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 5-May-2015.)
Assertion
Ref Expression
toponmre (𝐵 ∈ 𝑉 → (TopOn‘𝐵) ∈ (Moore‘𝒫 𝐵))

Proof of Theorem toponmre
Dummy variables 𝑏 𝑐 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 toponsspwpw 23240 . . 3 (TopOn‘𝐵) ⊆ 𝒫 𝒫 𝐵
21a1i 11 . 2 (𝐵 ∈ 𝑉 → (TopOn‘𝐵) ⊆ 𝒫 𝒫 𝐵)
3 distopon 23315 . 2 (𝐵 ∈ 𝑉 → 𝒫 𝐵 ∈ (TopOn‘𝐵))
4 simpl 488 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵))
54sselda 3931 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → 𝑥 ∈ (TopOn‘𝐵))
65adantrl 729 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑥 ∈ (TopOn‘𝐵))
7 topontop 23231 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (TopOn‘𝐵) → 𝑥 ∈ Top)
86, 7syl 18 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑥 ∈ Top)
9 simpl 488 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → 𝑐 ⊆ ∩ 𝑏)
10 intss1 4923 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ 𝑏 → ∩ 𝑏 ⊆ 𝑥)
1110adantl 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → ∩ 𝑏 ⊆ 𝑥)
129, 11sstrd 3941 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → 𝑐 ⊆ 𝑥)
1312adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑐 ⊆ 𝑥)
14 uniopn 23215 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ Top ∧ 𝑐 ⊆ 𝑥) → ∪ 𝑐 ∈ 𝑥)
158, 13, 14syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → ∪ 𝑐 ∈ 𝑥)
1615expr 462 . . . . . . . . 9 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ⊆ ∩ 𝑏) → (𝑥 ∈ 𝑏 → ∪ 𝑐 ∈ 𝑥))
1716ralrimiv 3154 . . . . . . . 8 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ⊆ ∩ 𝑏) → ∀𝑥 ∈ 𝑏 ∪ 𝑐 ∈ 𝑥)
18 vuniex 7756 . . . . . . . . 9 ∪ 𝑐 ∈ V
1918elint2 4914 . . . . . . . 8 (∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑏 ∪ 𝑐 ∈ 𝑥)
2017, 19sylibr 237 . . . . . . 7 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ⊆ ∩ 𝑏) → ∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏)
2120ex 418 . . . . . 6 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → (𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 → ∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏))
2221alrimiv 1960 . . . . 5 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∀𝑐(𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 → ∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏))
23 simpll 779 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) → 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵))
2423sselda 3931 . . . . . . . . . 10 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑦 ∈ (TopOn‘𝐵))
25 topontop 23231 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (TopOn‘𝐵) → 𝑦 ∈ Top)
2624, 25syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑦 ∈ Top)
27 intss1 4923 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ 𝑏 → ∩ 𝑏 ⊆ 𝑦)
2827adantl 487 . . . . . . . . . 10 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → ∩ 𝑏 ⊆ 𝑦)
29 simplrl 789 . . . . . . . . . 10 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑐 ∈ ∩ 𝑏)
3028, 29sseldd 3932 . . . . . . . . 9 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑐 ∈ 𝑦)
31 simplrr 790 . . . . . . . . . 10 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)
3228, 31sseldd 3932 . . . . . . . . 9 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → 𝑥 ∈ 𝑦)
33 inopn 23217 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ Top ∧ 𝑐 ∈ 𝑦 ∧ 𝑥 ∈ 𝑦) → (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ 𝑦)
3426, 30, 32, 33syl3anc 1398 . . . . . . . 8 ((((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) ∧ 𝑦 ∈ 𝑏) → (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ 𝑦)
3534ralrimiva 3155 . . . . . . 7 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) → ∀𝑦 ∈ 𝑏 (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ 𝑦)
36 vex 3455 . . . . . . . . 9 𝑐 ∈ V
3736inex1 5277 . . . . . . . 8 (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ V
3837elint2 4914 . . . . . . 7 ((𝑐 ∩ 𝑥) ∈ ∩ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑏 (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ 𝑦)
3935, 38sylibr 237 . . . . . 6 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑏)) → (𝑐 ∩ 𝑥) ∈ ∩ 𝑏)
4039ralrimivva 3206 . . . . 5 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∀𝑐 ∈ ∩ 𝑏∀𝑥 ∈ ∩ 𝑏(𝑐 ∩ 𝑥) ∈ ∩ 𝑏)
41 intex 5305 . . . . . . . 8 (𝑏 ≠ ∅ ↔ ∩ 𝑏 ∈ V)
4241biimpi 219 . . . . . . 7 (𝑏 ≠ ∅ → ∩ 𝑏 ∈ V)
4342adantl 487 . . . . . 6 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∩ 𝑏 ∈ V)
44 istopg 23213 . . . . . 6 (∩ 𝑏 ∈ V → (∩ 𝑏 ∈ Top ↔ (∀𝑐(𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 → ∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) ∧ ∀𝑐 ∈ ∩ 𝑏∀𝑥 ∈ ∩ 𝑏(𝑐 ∩ 𝑥) ∈ ∩ 𝑏)))
4543, 44syl 18 . . . . 5 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → (∩ 𝑏 ∈ Top ↔ (∀𝑐(𝑐 ⊆ ∩ 𝑏 → ∪ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) ∧ ∀𝑐 ∈ ∩ 𝑏∀𝑥 ∈ ∩ 𝑏(𝑐 ∩ 𝑥) ∈ ∩ 𝑏)))
4622, 40, 45mpbir2and 726 . . . 4 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∩ 𝑏 ∈ Top)
47463adant1 1148 . . 3 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∩ 𝑏 ∈ Top)
48 n0 4300 . . . . . . . . . . 11 (𝑏 ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝑏)
4948biimpi 219 . . . . . . . . . 10 (𝑏 ≠ ∅ → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝑏)
5049ad2antlr 740 . . . . . . . . 9 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) → ∃𝑥 𝑥 ∈ 𝑏)
5110sselda 3931 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ 𝑏 ∧ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) → 𝑐 ∈ 𝑥)
5251ancoms 464 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → 𝑐 ∈ 𝑥)
53 elssuni 4899 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑐 ∈ 𝑥 → 𝑐 ⊆ ∪ 𝑥)
5452, 53syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏) → 𝑐 ⊆ ∪ 𝑥)
5554adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑐 ⊆ ∪ 𝑥)
565adantrl 729 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑥 ∈ (TopOn‘𝐵))
57 toponuni 23232 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ (TopOn‘𝐵) → 𝐵 = ∪ 𝑥)
5856, 57syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝐵 = ∪ 𝑥)
5955, 58sseqtrrd 3968 . . . . . . . . . . 11 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ (𝑐 ∈ ∩ 𝑏 ∧ 𝑥 ∈ 𝑏)) → 𝑐 ⊆ 𝐵)
6059expr 462 . . . . . . . . . 10 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) → (𝑥 ∈ 𝑏 → 𝑐 ⊆ 𝐵))
6160exlimdv 1966 . . . . . . . . 9 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) → (∃𝑥 𝑥 ∈ 𝑏 → 𝑐 ⊆ 𝐵))
6250, 61mpd 16 . . . . . . . 8 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ ∩ 𝑏) → 𝑐 ⊆ 𝐵)
6362ralrimiva 3155 . . . . . . 7 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∀𝑐 ∈ ∩ 𝑏𝑐 ⊆ 𝐵)
64 unissb 4901 . . . . . . 7 (∪ ∩ 𝑏 ⊆ 𝐵 ↔ ∀𝑐 ∈ ∩ 𝑏𝑐 ⊆ 𝐵)
6563, 64sylibr 237 . . . . . 6 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∪ ∩ 𝑏 ⊆ 𝐵)
66653adant1 1148 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∪ ∩ 𝑏 ⊆ 𝐵)
674sselda 3931 . . . . . . . . . 10 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ 𝑏) → 𝑐 ∈ (TopOn‘𝐵))
68 toponuni 23232 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ (TopOn‘𝐵) → 𝐵 = ∪ 𝑐)
6967, 68syl 18 . . . . . . . . 9 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ 𝑏) → 𝐵 = ∪ 𝑐)
70 topontop 23231 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ (TopOn‘𝐵) → 𝑐 ∈ Top)
71 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 ∪ 𝑐 = ∪ 𝑐
7271topopn 23224 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ Top → ∪ 𝑐 ∈ 𝑐)
7367, 70, 723syl 19 . . . . . . . . 9 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ 𝑏) → ∪ 𝑐 ∈ 𝑐)
7469, 73eqeltrd 2861 . . . . . . . 8 (((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) ∧ 𝑐 ∈ 𝑏) → 𝐵 ∈ 𝑐)
7574ralrimiva 3155 . . . . . . 7 ((𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∀𝑐 ∈ 𝑏 𝐵 ∈ 𝑐)
76753adant1 1148 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∀𝑐 ∈ 𝑏 𝐵 ∈ 𝑐)
77 elintg 4915 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ 𝑉 → (𝐵 ∈ ∩ 𝑏 ↔ ∀𝑐 ∈ 𝑏 𝐵 ∈ 𝑐))
78773ad2ant1 1151 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → (𝐵 ∈ ∩ 𝑏 ↔ ∀𝑐 ∈ 𝑏 𝐵 ∈ 𝑐))
7976, 78mpbird 260 . . . . 5 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → 𝐵 ∈ ∩ 𝑏)
80 unissel 4900 . . . . 5 ((∪ ∩ 𝑏 ⊆ 𝐵 ∧ 𝐵 ∈ ∩ 𝑏) → ∪ ∩ 𝑏 = 𝐵)
8166, 79, 80syl2anc 596 . . . 4 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∪ ∩ 𝑏 = 𝐵)
8281eqcomd 2767 . . 3 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → 𝐵 = ∪ ∩ 𝑏)
83 istopon 23230 . . 3 (∩ 𝑏 ∈ (TopOn‘𝐵) ↔ (∩ 𝑏 ∈ Top ∧ 𝐵 = ∪ ∩ 𝑏))
8447, 82, 83sylanbrc 595 . 2 ((𝐵 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ⊆ (TopOn‘𝐵) ∧ 𝑏 ≠ ∅) → ∩ 𝑏 ∈ (TopOn‘𝐵))
852, 3, 84ismred 17772 1 (𝐵 ∈ 𝑉 → (TopOn‘𝐵) ∈ (Moore‘𝒫 𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  Vcvv 3451   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  𝒫 cpw 4557  ∪ cuni 4867  ∩ cint 4907  ‘cfv 6538  Moorecmre 17752  Topctop 23211  TopOnctopon 23228
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 7751
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  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-ral 3078  df-rex 3088  df-rab 3414  df-v 3453  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-int 4908  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fv 6546  df-mre 17756  df-top 23212  df-topon 23229
This theorem is used by:  topmtcl  37151
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