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

Theorem zcld 24320
Description: The integers are a closed set in the topology on ℝ. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Feb-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
zcld.1 𝐽 = (topGenβ€˜ran (,))
Assertion
Ref Expression
zcld β„€ ∈ (Clsdβ€˜π½)

Proof of Theorem zcld
Dummy variables π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eliun 5000 . . . . 5 (𝑦 ∈ βˆͺ π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ↔ βˆƒπ‘₯ ∈ β„€ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)))
2 elioore 13350 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
32adantl 482 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„€ ∧ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1))) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
4 eliooord 13379 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) β†’ (π‘₯ < 𝑦 ∧ 𝑦 < (π‘₯ + 1)))
5 btwnnz 12634 . . . . . . . . . 10 ((π‘₯ ∈ β„€ ∧ π‘₯ < 𝑦 ∧ 𝑦 < (π‘₯ + 1)) β†’ Β¬ 𝑦 ∈ β„€)
653expb 1120 . . . . . . . . 9 ((π‘₯ ∈ β„€ ∧ (π‘₯ < 𝑦 ∧ 𝑦 < (π‘₯ + 1))) β†’ Β¬ 𝑦 ∈ β„€)
74, 6sylan2 593 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ β„€ ∧ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1))) β†’ Β¬ 𝑦 ∈ β„€)
83, 7eldifd 3958 . . . . . . 7 ((π‘₯ ∈ β„€ ∧ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1))) β†’ 𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€))
98rexlimiva 3147 . . . . . 6 (βˆƒπ‘₯ ∈ β„€ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) β†’ 𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€))
10 eldifi 4125 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ 𝑦 ∈ ℝ)
1110flcld 13759 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ β„€)
1211zred 12662 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ ℝ)
13 flle 13760 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℝ β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) ≀ 𝑦)
1410, 13syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) ≀ 𝑦)
15 eldifn 4126 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ Β¬ 𝑦 ∈ β„€)
16 nelne2 3040 . . . . . . . . . . 11 (((βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ β„€ ∧ Β¬ 𝑦 ∈ β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) β‰  𝑦)
1711, 15, 16syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) β‰  𝑦)
1817necomd 2996 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ 𝑦 β‰  (βŒŠβ€˜π‘¦))
1912, 10, 14, 18leneltd 11364 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) < 𝑦)
20 flltp1 13761 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ β†’ 𝑦 < ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))
2110, 20syl 17 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ 𝑦 < ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))
2212rexrd 11260 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ ℝ*)
23 peano2re 11383 . . . . . . . . . . 11 ((βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ ℝ β†’ ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1) ∈ ℝ)
2412, 23syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1) ∈ ℝ)
2524rexrd 11260 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1) ∈ ℝ*)
26 elioo2 13361 . . . . . . . . 9 (((βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ ℝ* ∧ ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1) ∈ ℝ*) β†’ (𝑦 ∈ ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1)) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (βŒŠβ€˜π‘¦) < 𝑦 ∧ 𝑦 < ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))))
2722, 25, 26syl2anc 584 . . . . . . . 8 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ (𝑦 ∈ ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1)) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (βŒŠβ€˜π‘¦) < 𝑦 ∧ 𝑦 < ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))))
2810, 19, 21, 27mpbir3and 1342 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ 𝑦 ∈ ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1)))
29 id 22 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ = (βŒŠβ€˜π‘¦) β†’ π‘₯ = (βŒŠβ€˜π‘¦))
30 oveq1 7412 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ = (βŒŠβ€˜π‘¦) β†’ (π‘₯ + 1) = ((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))
3129, 30oveq12d 7423 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = (βŒŠβ€˜π‘¦) β†’ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) = ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1)))
3231eleq2d 2819 . . . . . . . 8 (π‘₯ = (βŒŠβ€˜π‘¦) β†’ (𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ↔ 𝑦 ∈ ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))))
3332rspcev 3612 . . . . . . 7 (((βŒŠβ€˜π‘¦) ∈ β„€ ∧ 𝑦 ∈ ((βŒŠβ€˜π‘¦)(,)((βŒŠβ€˜π‘¦) + 1))) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„€ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)))
3411, 28, 33syl2anc 584 . . . . . 6 (𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„€ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)))
359, 34impbii 208 . . . . 5 (βˆƒπ‘₯ ∈ β„€ 𝑦 ∈ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ↔ 𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€))
361, 35bitri 274 . . . 4 (𝑦 ∈ βˆͺ π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ↔ 𝑦 ∈ (ℝ βˆ– β„€))
3736eqriv 2729 . . 3 βˆͺ π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) = (ℝ βˆ– β„€)
38 zcld.1 . . . . 5 𝐽 = (topGenβ€˜ran (,))
39 retop 24269 . . . . 5 (topGenβ€˜ran (,)) ∈ Top
4038, 39eqeltri 2829 . . . 4 𝐽 ∈ Top
41 iooretop 24273 . . . . . 6 (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ (topGenβ€˜ran (,))
4241, 38eleqtrri 2832 . . . . 5 (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ 𝐽
4342rgenw 3065 . . . 4 βˆ€π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ 𝐽
44 iunopn 22391 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ βˆ€π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ 𝐽) β†’ βˆͺ π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ 𝐽)
4540, 43, 44mp2an 690 . . 3 βˆͺ π‘₯ ∈ β„€ (π‘₯(,)(π‘₯ + 1)) ∈ 𝐽
4637, 45eqeltrri 2830 . 2 (ℝ βˆ– β„€) ∈ 𝐽
47 zssre 12561 . . 3 β„€ βŠ† ℝ
48 uniretop 24270 . . . . 5 ℝ = βˆͺ (topGenβ€˜ran (,))
4938unieqi 4920 . . . . 5 βˆͺ 𝐽 = βˆͺ (topGenβ€˜ran (,))
5048, 49eqtr4i 2763 . . . 4 ℝ = βˆͺ 𝐽
5150iscld2 22523 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ β„€ βŠ† ℝ) β†’ (β„€ ∈ (Clsdβ€˜π½) ↔ (ℝ βˆ– β„€) ∈ 𝐽))
5240, 47, 51mp2an 690 . 2 (β„€ ∈ (Clsdβ€˜π½) ↔ (ℝ βˆ– β„€) ∈ 𝐽)
5346, 52mpbir 230 1 β„€ ∈ (Clsdβ€˜π½)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070   βˆ– cdif 3944   βŠ† wss 3947  βˆͺ cuni 4907  βˆͺ ciun 4996   class class class wbr 5147  ran crn 5676  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  β„cr 11105  1c1 11107   + caddc 11109  β„*cxr 11243   < clt 11244   ≀ cle 11245  β„€cz 12554  (,)cioo 13320  βŒŠcfl 13751  topGenctg 17379  Topctop 22386  Clsdccld 22511
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-q 12929  df-ioo 13324  df-fl 13753  df-topgen 17385  df-top 22387  df-bases 22440  df-cld 22514
This theorem is referenced by:  zcld2  24322
  Copyright terms: Public domain W3C validator