Theorem zcld 24928

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 = (topGen‘ran (,))

Assertion

Ref	Expression
zcld	⊢ ℤ ∈ (Clsd‘𝐽)

Proof of Theorem zcld

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eliun 4955	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)))
2		elioore 13390	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) → 𝑦 ∈ ℝ)
3	2	adantl 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1))) → 𝑦 ∈ ℝ)
4		eliooord 13420	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) → (𝑥 < 𝑦 ∧ 𝑦 < (𝑥 + 1)))
5		btwnnz 12660	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 < 𝑦 ∧ 𝑦 < (𝑥 + 1)) → ¬ 𝑦 ∈ ℤ)
6	5	3expb 1136	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ (𝑥 < 𝑦 ∧ 𝑦 < (𝑥 + 1))) → ¬ 𝑦 ∈ ℤ)
7	4, 6	sylan2 604	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1))) → ¬ 𝑦 ∈ ℤ)
8	3, 7	eldifd 3918	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1))) → 𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ))
9	8	rexlimiva 3158	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℤ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) → 𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ))
10		eldifi 4087	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → 𝑦 ∈ ℝ)
11	10	flcld 13819	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) ∈ ℤ)
12	11	zred 12688	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) ∈ ℝ)
13		flle 13820	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → (⌊‘𝑦) ≤ 𝑦)
14	10, 13	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) ≤ 𝑦)
15		eldifn 4088	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → ¬ 𝑦 ∈ ℤ)
16		nelne2 3058	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((⌊‘𝑦) ∈ ℤ ∧ ¬ 𝑦 ∈ ℤ) → (⌊‘𝑦) ≠ 𝑦)
17	11, 15, 16	syl2anc 595	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) ≠ 𝑦)
18	17	necomd 3015	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → 𝑦 ≠ (⌊‘𝑦))
19	12, 10, 14, 18	leneltd 11352	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) < 𝑦)
20		flltp1 13821	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → 𝑦 < ((⌊‘𝑦) + 1))
21	10, 20	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → 𝑦 < ((⌊‘𝑦) + 1))
22	12	rexrd 11247	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (⌊‘𝑦) ∈ ℝ*)
23		peano2re 11371	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((⌊‘𝑦) ∈ ℝ → ((⌊‘𝑦) + 1) ∈ ℝ)
24	12, 23	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → ((⌊‘𝑦) + 1) ∈ ℝ)
25	24	rexrd 11247	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → ((⌊‘𝑦) + 1) ∈ ℝ*)
26		elioo2 13401	. . . . . . . . 9 ⊢ (((⌊‘𝑦) ∈ ℝ* ∧ ((⌊‘𝑦) + 1) ∈ ℝ*) → (𝑦 ∈ ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1)) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (⌊‘𝑦) < 𝑦 ∧ 𝑦 < ((⌊‘𝑦) + 1))))
27	22, 25, 26	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → (𝑦 ∈ ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1)) ↔ (𝑦 ∈ ℝ ∧ (⌊‘𝑦) < 𝑦 ∧ 𝑦 < ((⌊‘𝑦) + 1))))
28	10, 19, 21, 27	mpbir3and 1359	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → 𝑦 ∈ ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1)))
29		id 23	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝑦) → 𝑥 = (⌊‘𝑦))
30		oveq1 7407	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝑦) → (𝑥 + 1) = ((⌊‘𝑦) + 1))
31	29, 30	oveq12d 7418	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝑦) → (𝑥(,)(𝑥 + 1)) = ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1)))
32	31	eleq2d 2851	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = (⌊‘𝑦) → (𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ↔ 𝑦 ∈ ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1))))
33	32	rspcev 3584	. . . . . . 7 ⊢ (((⌊‘𝑦) ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ((⌊‘𝑦)(,)((⌊‘𝑦) + 1))) → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)))
34	11, 28, 33	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ) → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)))
35	9, 34	impbii 212	. . . . 5 ⊢ (∃𝑥 ∈ ℤ 𝑦 ∈ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ↔ 𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ))
36	1, 35	bitri 278	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ↔ 𝑦 ∈ (ℝ ∖ ℤ))
37	36	eqriv 2762	. . 3 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) = (ℝ ∖ ℤ)
38		zcld.1	. . . . 5 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
39		retop 24875	. . . . 5 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
40	38, 39	eqeltri 2861	. . . 4 ⊢ 𝐽 ∈ Top
41		iooretop 24879	. . . . . 6 ⊢ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ (topGen‘ran (,))
42	41, 38	eleqtrri 2864	. . . . 5 ⊢ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ 𝐽
43	42	rgenw 3083	. . . 4 ⊢ ∀𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ 𝐽
44		iunopn 23012	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ 𝐽) → ∪ 𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ 𝐽)
45	40, 43, 44	mp2an 704	. . 3 ⊢ ∪ 𝑥 ∈ ℤ (𝑥(,)(𝑥 + 1)) ∈ 𝐽
46	37, 45	eqeltrri 2862	. 2 ⊢ (ℝ ∖ ℤ) ∈ 𝐽
47		zssre 12586	. . 3 ⊢ ℤ ⊆ ℝ
48		uniretop 24876	. . . . 5 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
49	38	unieqi 4879	. . . . 5 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ (topGen‘ran (,))
50	48, 49	eqtr4i 2791	. . . 4 ⊢ ℝ = ∪ 𝐽
51	50	iscld2 23142	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ ℤ ⊆ ℝ) → (ℤ ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ (ℝ ∖ ℤ) ∈ 𝐽))
52	40, 47, 51	mp2an 704	. 2 ⊢ (ℤ ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ (ℝ ∖ ℤ) ∈ 𝐽)
53	46, 52	mpbir 234	1 ⊢ ℤ ∈ (Clsd‘𝐽)

Syntax hints:  ¬ wn 3   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1563   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2960  ∀wral 3079  ∃wrex 3089   ∖ cdif 3904   ⊆ wss 3907  ∪ cuni 4867  ∪ ciun 4951   class class class wbr 5104  ran crn 5652  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℝcr 11087  1c1 11089   + caddc 11091  ℝ^*cxr 11230   < clt 11231   ≤ cle 11232  ℤcz 12579  (,)cioo 13360  ⌊cfl 13811  topGenctg 17478  Topctop 23007  Clsdccld 23130

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  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  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-rmo 3370  df-reu 3371  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-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  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-pred 6291  df-ord 6352  df-on 6353  df-lim 6354  df-suc 6355  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-er 8682  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-sup 9390  df-inf 9391  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12222  df-n0 12493  df-z 12580  df-uz 12851  df-q 12961  df-ioo 13364  df-fl 13813  df-topgen 17484  df-top 23008  df-bases 23060  df-cld 23133

This theorem is referenced by:  zcld2  24930