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Theorem 2ndc1stc 20459
Description: A second-countable space is first-countable. (Contributed by Jeff Hankins, 17-Jan-2010.)
Assertion
Ref Expression
2ndc1stc  |-  ( J  e.  2ndc  ->  J  e. 
1stc )

Proof of Theorem 2ndc1stc
Dummy variables  o 
b  p  q  s  t  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2ndctop 20455 . 2  |-  ( J  e.  2ndc  ->  J  e. 
Top )
2 is2ndc 20454 . . . 4  |-  ( J  e.  2ndc  <->  E. b  e.  TopBases  ( b  ~<_  om  /\  ( topGen `
 b )  =  J ) )
3 ssrab2 3513 . . . . . . . . . . 11  |-  { q  e.  b  |  x  e.  q }  C_  b
4 bastg 19974 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( b  e.  TopBases  ->  b  C_  ( topGen `
 b ) )
543ad2ant1 1028 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  b  C_  ( topGen `  b )
)
63, 5syl5ss 3442 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  C_  ( topGen `
 b ) )
7 fvex 5873 . . . . . . . . . . 11  |-  ( topGen `  b )  e.  _V
87elpw2 4566 . . . . . . . . . 10  |-  ( { q  e.  b  |  x  e.  q }  e.  ~P ( topGen `  b )  <->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  C_  ( topGen `
 b ) )
96, 8sylibr 216 . . . . . . . . 9  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  e.  ~P ( topGen `  b )
)
10 vex 3047 . . . . . . . . . . 11  |-  b  e. 
_V
11 ssdomg 7612 . . . . . . . . . . 11  |-  ( b  e.  _V  ->  ( { q  e.  b  |  x  e.  q }  C_  b  ->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  b ) )
1210, 3, 11mp2 9 . . . . . . . . . 10  |-  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  b
13 simp2 1008 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  b  ~<_  om )
14 domtr 7619 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  b  /\  b  ~<_  om )  ->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  om )
1512, 13, 14sylancr 668 . . . . . . . . 9  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  om )
16 eltg2b 19967 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( b  e.  TopBases  ->  ( o  e.  ( topGen `  b )  <->  A. y  e.  o  E. t  e.  b  (
y  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )
17163ad2ant1 1028 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  ( o  e.  ( topGen `  b )  <->  A. y  e.  o  E. t  e.  b  (
y  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )
18 elequ1 1893 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  x  ->  (
y  e.  t  <->  x  e.  t ) )
1918anbi1d 710 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  =  x  ->  (
( y  e.  t  /\  t  C_  o
)  <->  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )
2019rexbidv 2900 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  =  x  ->  ( E. t  e.  b 
( y  e.  t  /\  t  C_  o
)  <->  E. t  e.  b  ( x  e.  t  /\  t  C_  o
) ) )
2120rspccv 3146 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A. y  e.  o  E. t  e.  b  (
y  e.  t  /\  t  C_  o )  -> 
( x  e.  o  ->  E. t  e.  b  ( x  e.  t  /\  t  C_  o
) ) )
22 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( t  e.  b  /\  x  e.  t )  ->  ( t  e.  b  /\  x  e.  t ) )
2322adantrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( t  e.  b  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) )  ->  ( t  e.  b  /\  x  e.  t ) )
24 elequ2 1900 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( q  =  t  ->  (
x  e.  q  <->  x  e.  t ) )
2524elrab 3195 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( t  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  <->  ( t  e.  b  /\  x  e.  t ) )
2623, 25sylibr 216 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( t  e.  b  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) )  ->  t  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q } )
2726adantl 468 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b
) )  /\  (
t  e.  b  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )  ->  t  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q } )
28 simprr 765 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b
) )  /\  (
t  e.  b  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )  ->  (
x  e.  t  /\  t  C_  o ) )
29 elequ2 1900 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( p  =  t  ->  (
x  e.  p  <->  x  e.  t ) )
30 sseq1 3452 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( p  =  t  ->  (
p  C_  o  <->  t  C_  o ) )
3129, 30anbi12d 716 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( p  =  t  ->  (
( x  e.  p  /\  p  C_  o )  <-> 
( x  e.  t  /\  t  C_  o
) ) )
3231rspcev 3149 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( t  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) )  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) )
3327, 28, 32syl2anc 666 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b
) )  /\  (
t  e.  b  /\  ( x  e.  t  /\  t  C_  o ) ) )  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) )
3433rexlimdvaa 2879 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  ( E. t  e.  b  (
x  e.  t  /\  t  C_  o )  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  (
x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )
3521, 34syl9r 74 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  ( A. y  e.  o  E. t  e.  b  (
y  e.  t  /\  t  C_  o )  -> 
( x  e.  o  ->  E. p  e.  {
q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
3617, 35sylbid 219 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  ( o  e.  ( topGen `  b )  ->  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  {
q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
3736ralrimiv 2799 . . . . . . . . 9  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  A. o  e.  ( topGen `  b )
( x  e.  o  ->  E. p  e.  {
q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )
38 breq1 4404 . . . . . . . . . . 11  |-  ( s  =  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ->  (
s  ~<_  om  <->  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  om ) )
39 rexeq 2987 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( s  =  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ->  ( E. p  e.  s 
( x  e.  p  /\  p  C_  o )  <->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  (
x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )
4039imbi2d 318 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( s  =  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ->  (
( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) )  <->  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
4140ralbidv 2826 . . . . . . . . . . 11  |-  ( s  =  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ->  ( A. o  e.  ( topGen `
 b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s 
( x  e.  p  /\  p  C_  o ) )  <->  A. o  e.  (
topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  (
x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
4238, 41anbi12d 716 . . . . . . . . . 10  |-  ( s  =  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ->  (
( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )  <-> 
( { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  { q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
4342rspcev 3149 . . . . . . . . 9  |-  ( ( { q  e.  b  |  x  e.  q }  e.  ~P ( topGen `
 b )  /\  ( { q  e.  b  |  x  e.  q }  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b )
( x  e.  o  ->  E. p  e.  {
q  e.  b  |  x  e.  q }  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )  ->  E. s  e.  ~P  ( topGen `  b )
( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
449, 15, 37, 43syl12anc 1265 . . . . . . . 8  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om  /\  x  e.  U. ( topGen `  b )
)  ->  E. s  e.  ~P  ( topGen `  b
) ( s  ~<_  om 
/\  A. o  e.  (
topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s 
( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
45443expia 1209 . . . . . . 7  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om )  ->  ( x  e.  U. ( topGen `  b )  ->  E. s  e.  ~P  ( topGen `  b
) ( s  ~<_  om 
/\  A. o  e.  (
topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s 
( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
46 unieq 4205 . . . . . . . . 9  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  U. ( topGen `
 b )  = 
U. J )
4746eleq2d 2513 . . . . . . . 8  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( x  e.  U. ( topGen `  b
)  <->  x  e.  U. J
) )
48 pweq 3953 . . . . . . . . 9  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ~P ( topGen `
 b )  =  ~P J )
49 raleq 2986 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( A. o  e.  ( topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) )  <->  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
5049anbi2d 709 . . . . . . . . 9  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( (
s  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b )
( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )  <->  ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
5148, 50rexeqbidv 3001 . . . . . . . 8  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( E. s  e.  ~P  ( topGen `
 b ) ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b )
( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) )  <->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
5247, 51imbi12d 322 . . . . . . 7  |-  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( (
x  e.  U. ( topGen `
 b )  ->  E. s  e.  ~P  ( topGen `  b )
( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  ( topGen `  b ) ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )  <->  ( x  e. 
U. J  ->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) ) )
5345, 52syl5ibcom 224 . . . . . 6  |-  ( ( b  e.  TopBases  /\  b  ~<_  om )  ->  ( (
topGen `  b )  =  J  ->  ( x  e.  U. J  ->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) ) )
5453expimpd 607 . . . . 5  |-  ( b  e.  TopBases  ->  ( ( b  ~<_  om  /\  ( topGen `  b )  =  J )  ->  ( x  e.  U. J  ->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) ) )
5554rexlimiv 2872 . . . 4  |-  ( E. b  e.  TopBases  ( b  ~<_  om  /\  ( topGen `  b )  =  J )  ->  ( x  e.  U. J  ->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
562, 55sylbi 199 . . 3  |-  ( J  e.  2ndc  ->  ( x  e.  U. J  ->  E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om 
/\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
5756ralrimiv 2799 . 2  |-  ( J  e.  2ndc  ->  A. x  e.  U. J E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) )
58 eqid 2450 . . 3  |-  U. J  =  U. J
5958is1stc2 20450 . 2  |-  ( J  e.  1stc  <->  ( J  e. 
Top  /\  A. x  e.  U. J E. s  e.  ~P  J ( s  ~<_  om  /\  A. o  e.  J  ( x  e.  o  ->  E. p  e.  s  ( x  e.  p  /\  p  C_  o ) ) ) ) )
601, 57, 59sylanbrc 669 1  |-  ( J  e.  2ndc  ->  J  e. 
1stc )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 188    /\ wa 371    /\ w3a 984    = wceq 1443    e. wcel 1886   A.wral 2736   E.wrex 2737   {crab 2740   _Vcvv 3044    C_ wss 3403   ~Pcpw 3950   U.cuni 4197   class class class wbr 4401   ` cfv 5581   omcom 6689    ~<_ cdom 7564   topGenctg 15329   Topctop 19910   TopBasesctb 19913   1stcc1stc 20445   2ndcc2ndc 20446
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1668  ax-4 1681  ax-5 1757  ax-6 1804  ax-7 1850  ax-8 1888  ax-9 1895  ax-10 1914  ax-11 1919  ax-12 1932  ax-13 2090  ax-ext 2430  ax-sep 4524  ax-nul 4533  ax-pow 4580  ax-pr 4638  ax-un 6580
This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3an 986  df-tru 1446  df-ex 1663  df-nf 1667  df-sb 1797  df-eu 2302  df-mo 2303  df-clab 2437  df-cleq 2443  df-clel 2446  df-nfc 2580  df-ne 2623  df-ral 2741  df-rex 2742  df-rab 2745  df-v 3046  df-sbc 3267  df-dif 3406  df-un 3408  df-in 3410  df-ss 3417  df-nul 3731  df-if 3881  df-pw 3952  df-sn 3968  df-pr 3970  df-op 3974  df-uni 4198  df-br 4402  df-opab 4461  df-mpt 4462  df-id 4748  df-xp 4839  df-rel 4840  df-cnv 4841  df-co 4842  df-dm 4843  df-rn 4844  df-res 4845  df-ima 4846  df-iota 5545  df-fun 5583  df-fn 5584  df-f 5585  df-f1 5586  df-fo 5587  df-f1o 5588  df-fv 5589  df-dom 7568  df-topgen 15335  df-top 19914  df-bases 19915  df-1stc 20447  df-2ndc 20448
This theorem is referenced by:  dis1stc  20507
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