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Theorem elcls3 19751
Description: Membership in a closure in terms of the members of a basis. Theorem 6.5(b) of [Munkres] p. 95. (Contributed by NM, 26-Feb-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 3-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
elcls3.1  |-  ( ph  ->  J  =  ( topGen `  B ) )
elcls3.2  |-  ( ph  ->  X  =  U. J
)
elcls3.3  |-  ( ph  ->  B  e.  TopBases )
elcls3.4  |-  ( ph  ->  S  C_  X )
elcls3.5  |-  ( ph  ->  P  e.  X )
Assertion
Ref Expression
elcls3  |-  ( ph  ->  ( P  e.  ( ( cls `  J
) `  S )  <->  A. x  e.  B  ( P  e.  x  -> 
( x  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
Distinct variable groups:    x, B    x, P    x, S
Allowed substitution hints:    ph( x)    J( x)    X( x)

Proof of Theorem elcls3
Dummy variables  y 
z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elcls3.1 . . . 4  |-  ( ph  ->  J  =  ( topGen `  B ) )
2 elcls3.3 . . . . 5  |-  ( ph  ->  B  e.  TopBases )
3 tgcl 19638 . . . . 5  |-  ( B  e.  TopBases  ->  ( topGen `  B
)  e.  Top )
42, 3syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( topGen `  B )  e.  Top )
51, 4eqeltrd 2542 . . 3  |-  ( ph  ->  J  e.  Top )
6 elcls3.4 . . . 4  |-  ( ph  ->  S  C_  X )
7 elcls3.2 . . . 4  |-  ( ph  ->  X  =  U. J
)
86, 7sseqtrd 3525 . . 3  |-  ( ph  ->  S  C_  U. J )
9 elcls3.5 . . . 4  |-  ( ph  ->  P  e.  X )
109, 7eleqtrd 2544 . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  U. J
)
11 eqid 2454 . . . 4  |-  U. J  =  U. J
1211elcls 19741 . . 3  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  U. J  /\  P  e.  U. J )  ->  ( P  e.  ( ( cls `  J
) `  S )  <->  A. y  e.  J  ( P  e.  y  -> 
( y  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
135, 8, 10, 12syl3anc 1226 . 2  |-  ( ph  ->  ( P  e.  ( ( cls `  J
) `  S )  <->  A. y  e.  J  ( P  e.  y  -> 
( y  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
14 bastg 19634 . . . . . . . . 9  |-  ( B  e.  TopBases  ->  B  C_  ( topGen `
 B ) )
152, 14syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  B  C_  ( topGen `  B ) )
1615, 1sseqtr4d 3526 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  B  C_  J )
1716sseld 3488 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( y  e.  B  ->  y  e.  J ) )
1817imim1d 75 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( y  e.  J  ->  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) ) )  ->  (
y  e.  B  -> 
( P  e.  y  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) ) ) ) )
1918ralimdv2 2861 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A. y  e.  J  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  A. y  e.  B  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
20 eleq2 2527 . . . . . 6  |-  ( y  =  x  ->  ( P  e.  y  <->  P  e.  x ) )
21 ineq1 3679 . . . . . . 7  |-  ( y  =  x  ->  (
y  i^i  S )  =  ( x  i^i 
S ) )
2221neeq1d 2731 . . . . . 6  |-  ( y  =  x  ->  (
( y  i^i  S
)  =/=  (/)  <->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )
2320, 22imbi12d 318 . . . . 5  |-  ( y  =  x  ->  (
( P  e.  y  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) )  <->  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) ) )
2423cbvralv 3081 . . . 4  |-  ( A. y  e.  B  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) )  <->  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )
2519, 24syl6ib 226 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. y  e.  J  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
26 simprl 754 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  y  e.  J )
271ad2antrr 723 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  J  =  ( topGen `  B
) )
2826, 27eleqtrd 2544 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  y  e.  ( topGen `  B )
)
29 simprr 755 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  P  e.  y )
30 tg2 19633 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  ( topGen `  B )  /\  P  e.  y )  ->  E. z  e.  B  ( P  e.  z  /\  z  C_  y ) )
3128, 29, 30syl2anc 659 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  E. z  e.  B  ( P  e.  z  /\  z  C_  y ) )
32 eleq2 2527 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  z  ->  ( P  e.  x  <->  P  e.  z ) )
33 ineq1 3679 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( x  =  z  ->  (
x  i^i  S )  =  ( z  i^i 
S ) )
3433neeq1d 2731 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  =  z  ->  (
( x  i^i  S
)  =/=  (/)  <->  ( z  i^i  S )  =/=  (/) ) )
3532, 34imbi12d 318 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  =  z  ->  (
( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S
)  =/=  (/) )  <->  ( P  e.  z  ->  ( z  i^i  S )  =/=  (/) ) ) )
3635rspccva 3206 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S
)  =/=  (/) )  /\  z  e.  B )  ->  ( P  e.  z  ->  ( z  i^i 
S )  =/=  (/) ) )
3736imp 427 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  /\  z  e.  B )  /\  P  e.  z
)  ->  ( z  i^i  S )  =/=  (/) )
38 ssdisj 3864 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( z  C_  y  /\  ( y  i^i  S
)  =  (/) )  -> 
( z  i^i  S
)  =  (/) )
3938ex 432 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z 
C_  y  ->  (
( y  i^i  S
)  =  (/)  ->  (
z  i^i  S )  =  (/) ) )
4039necon3d 2678 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z 
C_  y  ->  (
( z  i^i  S
)  =/=  (/)  ->  (
y  i^i  S )  =/=  (/) ) )
4137, 40syl5com 30 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  /\  z  e.  B )  /\  P  e.  z
)  ->  ( z  C_  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) ) )
4241exp31 602 . . . . . . . . 9  |-  ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  (
z  e.  B  -> 
( P  e.  z  ->  ( z  C_  y  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) ) ) ) )
4342imp4a 587 . . . . . . . 8  |-  ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  (
z  e.  B  -> 
( ( P  e.  z  /\  z  C_  y )  ->  (
y  i^i  S )  =/=  (/) ) ) )
4443rexlimdv 2944 . . . . . . 7  |-  ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  ( E. z  e.  B  ( P  e.  z  /\  z  C_  y )  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) ) )
4544ad2antlr 724 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  ( E. z  e.  B  ( P  e.  z  /\  z  C_  y )  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) ) )
4631, 45mpd 15 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) )  /\  ( y  e.  J  /\  P  e.  y
) )  ->  (
y  i^i  S )  =/=  (/) )
4746exp43 610 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  -> 
( y  e.  J  ->  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i 
S )  =/=  (/) ) ) ) )
4847ralrimdv 2870 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) )  ->  A. y  e.  J  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
4925, 48impbid 191 . 2  |-  ( ph  ->  ( A. y  e.  J  ( P  e.  y  ->  ( y  i^i  S )  =/=  (/) )  <->  A. x  e.  B  ( P  e.  x  ->  ( x  i^i  S )  =/=  (/) ) ) )
5013, 49bitrd 253 1  |-  ( ph  ->  ( P  e.  ( ( cls `  J
) `  S )  <->  A. x  e.  B  ( P  e.  x  -> 
( x  i^i  S
)  =/=  (/) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 367    = wceq 1398    e. wcel 1823    =/= wne 2649   A.wral 2804   E.wrex 2805    i^i cin 3460    C_ wss 3461   (/)c0 3783   U.cuni 4235   ` cfv 5570   topGenctg 14927   Topctop 19561   TopBasesctb 19565   clsccl 19686
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1623  ax-4 1636  ax-5 1709  ax-6 1752  ax-7 1795  ax-8 1825  ax-9 1827  ax-10 1842  ax-11 1847  ax-12 1859  ax-13 2004  ax-ext 2432  ax-rep 4550  ax-sep 4560  ax-nul 4568  ax-pow 4615  ax-pr 4676  ax-un 6565
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 368  df-an 369  df-3an 973  df-tru 1401  df-ex 1618  df-nf 1622  df-sb 1745  df-eu 2288  df-mo 2289  df-clab 2440  df-cleq 2446  df-clel 2449  df-nfc 2604  df-ne 2651  df-ral 2809  df-rex 2810  df-reu 2811  df-rab 2813  df-v 3108  df-sbc 3325  df-csb 3421  df-dif 3464  df-un 3466  df-in 3468  df-ss 3475  df-nul 3784  df-if 3930  df-pw 4001  df-sn 4017  df-pr 4019  df-op 4023  df-uni 4236  df-int 4272  df-iun 4317  df-iin 4318  df-br 4440  df-opab 4498  df-mpt 4499  df-id 4784  df-xp 4994  df-rel 4995  df-cnv 4996  df-co 4997  df-dm 4998  df-rn 4999  df-res 5000  df-ima 5001  df-iota 5534  df-fun 5572  df-fn 5573  df-f 5574  df-f1 5575  df-fo 5576  df-f1o 5577  df-fv 5578  df-topgen 14933  df-top 19566  df-bases 19568  df-cld 19687  df-ntr 19688  df-cls 19689
This theorem is referenced by:  2ndcsep  20126  ptclsg  20282  qdensere  21443
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