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Theorem cfinfil 20957
Description: Relative complements of the finite parts of an infinite set is a filter. When  A  =  NN the set of the relative complements is called Frechet's filter and is used to define the concept of limit of a sequence. (Contributed by FL, 14-Jul-2008.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
cfinfil  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  { x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  e.  ( Fil `  X
) )
Distinct variable groups:    x, A    x, X
Allowed substitution hint:    V( x)

Proof of Theorem cfinfil
Dummy variables  w  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 difeq2 3557 . . . . . 6  |-  ( x  =  y  ->  ( A  \  x )  =  ( A  \  y
) )
21eleq1d 2524 . . . . 5  |-  ( x  =  y  ->  (
( A  \  x
)  e.  Fin  <->  ( A  \  y )  e.  Fin ) )
32elrab 3208 . . . 4  |-  ( y  e.  { x  e. 
~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <->  ( y  e.  ~P X  /\  ( A  \  y )  e. 
Fin ) )
4 selpw 3970 . . . . 5  |-  ( y  e.  ~P X  <->  y  C_  X )
54anbi1i 706 . . . 4  |-  ( ( y  e.  ~P X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )  <->  ( y  C_  X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
63, 5bitri 257 . . 3  |-  ( y  e.  { x  e. 
~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <->  ( y  C_  X  /\  ( A 
\  y )  e. 
Fin ) )
76a1i 11 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  ( y  e.  {
x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <-> 
( y  C_  X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )
) )
8 elex 3066 . . 3  |-  ( X  e.  V  ->  X  e.  _V )
983ad2ant1 1035 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  X  e.  _V )
10 ssdif0 3835 . . . . 5  |-  ( A 
C_  X  <->  ( A  \  X )  =  (/) )
11 0fin 7825 . . . . . 6  |-  (/)  e.  Fin
12 eleq1 2528 . . . . . 6  |-  ( ( A  \  X )  =  (/)  ->  ( ( A  \  X )  e.  Fin  <->  (/)  e.  Fin ) )
1311, 12mpbiri 241 . . . . 5  |-  ( ( A  \  X )  =  (/)  ->  ( A 
\  X )  e. 
Fin )
1410, 13sylbi 200 . . . 4  |-  ( A 
C_  X  ->  ( A  \  X )  e. 
Fin )
15 difeq2 3557 . . . . . . 7  |-  ( y  =  X  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  X
) )
1615eleq1d 2524 . . . . . 6  |-  ( y  =  X  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  X )  e.  Fin ) )
1716sbcieg 3312 . . . . 5  |-  ( X  e.  V  ->  ( [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  X )  e.  Fin ) )
1817biimpar 492 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  ( A  \  X )  e.  Fin )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
1914, 18sylan2 481 . . 3  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
20193adant3 1034 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
21 0ex 4549 . . . . . 6  |-  (/)  e.  _V
22 difeq2 3557 . . . . . . 7  |-  ( y  =  (/)  ->  ( A 
\  y )  =  ( A  \  (/) ) )
2322eleq1d 2524 . . . . . 6  |-  ( y  =  (/)  ->  ( ( A  \  y )  e.  Fin  <->  ( A  \  (/) )  e.  Fin ) )
2421, 23sbcie 3314 . . . . 5  |-  ( [. (/)  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  (/) )  e. 
Fin )
25 dif0 3849 . . . . . 6  |-  ( A 
\  (/) )  =  A
2625eleq1i 2531 . . . . 5  |-  ( ( A  \  (/) )  e. 
Fin 
<->  A  e.  Fin )
2724, 26sylbb 202 . . . 4  |-  ( [. (/)  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  ->  A  e.  Fin )
2827con3i 142 . . 3  |-  ( -.  A  e.  Fin  ->  -. 
[. (/)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
29283ad2ant3 1037 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  -.  [. (/)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
30 sscon 3579 . . . . 5  |-  ( w 
C_  z  ->  ( A  \  z )  C_  ( A  \  w
) )
31 ssfi 7818 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  \  w
)  e.  Fin  /\  ( A  \  z
)  C_  ( A  \  w ) )  -> 
( A  \  z
)  e.  Fin )
3231expcom 441 . . . . 5  |-  ( ( A  \  z ) 
C_  ( A  \  w )  ->  (
( A  \  w
)  e.  Fin  ->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
3330, 32syl 17 . . . 4  |-  ( w 
C_  z  ->  (
( A  \  w
)  e.  Fin  ->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
34 vex 3060 . . . . 5  |-  w  e. 
_V
35 difeq2 3557 . . . . . 6  |-  ( y  =  w  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  w
) )
3635eleq1d 2524 . . . . 5  |-  ( y  =  w  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  w )  e.  Fin ) )
3734, 36sbcie 3314 . . . 4  |-  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  w
)  e.  Fin )
38 vex 3060 . . . . 5  |-  z  e. 
_V
39 difeq2 3557 . . . . . 6  |-  ( y  =  z  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  z
) )
4039eleq1d 2524 . . . . 5  |-  ( y  =  z  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
4138, 40sbcie 3314 . . . 4  |-  ( [. z  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  z
)  e.  Fin )
4233, 37, 413imtr4g 278 . . 3  |-  ( w 
C_  z  ->  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  ->  [. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
43423ad2ant3 1037 . 2  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  z )  ->  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  ->  [. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
44 difindi 3709 . . . . 5  |-  ( A 
\  ( z  i^i  w ) )  =  ( ( A  \ 
z )  u.  ( A  \  w ) )
45 unfi 7864 . . . . 5  |-  ( ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )  ->  ( ( A  \ 
z )  u.  ( A  \  w ) )  e.  Fin )
4644, 45syl5eqel 2544 . . . 4  |-  ( ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )  ->  ( A  \  (
z  i^i  w )
)  e.  Fin )
4746a1i 11 . . 3  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  X )  ->  ( ( ( A  \  z )  e.  Fin  /\  ( A  \  w )  e. 
Fin )  ->  ( A  \  ( z  i^i  w ) )  e. 
Fin ) )
4841, 37anbi12i 708 . . 3  |-  ( (
[. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  /\  [. w  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )  <->  ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )
)
4938inex1 4558 . . . 4  |-  ( z  i^i  w )  e. 
_V
50 difeq2 3557 . . . . 5  |-  ( y  =  ( z  i^i  w )  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  (
z  i^i  w )
) )
5150eleq1d 2524 . . . 4  |-  ( y  =  ( z  i^i  w )  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  ( z  i^i  w
) )  e.  Fin ) )
5249, 51sbcie 3314 . . 3  |-  ( [. ( z  i^i  w
)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  ( z  i^i  w
) )  e.  Fin )
5347, 48, 523imtr4g 278 . 2  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  X )  ->  ( ( [. z  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  /\  [. w  / 
y ]. ( A  \ 
y )  e.  Fin )  ->  [. ( z  i^i  w )  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
547, 9, 20, 29, 43, 53isfild 20922 1  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  { x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  e.  ( Fil `  X
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 189    /\ wa 375    /\ w3a 991    = wceq 1455    e. wcel 1898   {crab 2753   _Vcvv 3057   [.wsbc 3279    \ cdif 3413    u. cun 3414    i^i cin 3415    C_ wss 3416   (/)c0 3743   ~Pcpw 3963   ` cfv 5601   Fincfn 7595   Filcfil 20909
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1680  ax-4 1693  ax-5 1769  ax-6 1816  ax-7 1862  ax-8 1900  ax-9 1907  ax-10 1926  ax-11 1931  ax-12 1944  ax-13 2102  ax-ext 2442  ax-sep 4539  ax-nul 4548  ax-pow 4595  ax-pr 4653  ax-un 6610
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 376  df-an 377  df-3or 992  df-3an 993  df-tru 1458  df-ex 1675  df-nf 1679  df-sb 1809  df-eu 2314  df-mo 2315  df-clab 2449  df-cleq 2455  df-clel 2458  df-nfc 2592  df-ne 2635  df-nel 2636  df-ral 2754  df-rex 2755  df-reu 2756  df-rab 2758  df-v 3059  df-sbc 3280  df-csb 3376  df-dif 3419  df-un 3421  df-in 3423  df-ss 3430  df-pss 3432  df-nul 3744  df-if 3894  df-pw 3965  df-sn 3981  df-pr 3983  df-tp 3985  df-op 3987  df-uni 4213  df-int 4249  df-iun 4294  df-br 4417  df-opab 4476  df-mpt 4477  df-tr 4512  df-eprel 4764  df-id 4768  df-po 4774  df-so 4775  df-fr 4812  df-we 4814  df-xp 4859  df-rel 4860  df-cnv 4861  df-co 4862  df-dm 4863  df-rn 4864  df-res 4865  df-ima 4866  df-pred 5399  df-ord 5445  df-on 5446  df-lim 5447  df-suc 5448  df-iota 5565  df-fun 5603  df-fn 5604  df-f 5605  df-f1 5606  df-fo 5607  df-f1o 5608  df-fv 5609  df-ov 6318  df-oprab 6319  df-mpt2 6320  df-om 6720  df-wrecs 7054  df-recs 7116  df-rdg 7154  df-oadd 7212  df-er 7389  df-en 7596  df-fin 7599  df-fbas 19016  df-fil 20910
This theorem is referenced by:  ufinffr  20993
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