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Theorem heiborlem1 32050
Description: Lemma for heibor 32060. We work with a fixed open cover  U throughout. The set  K is the set of all subsets of  X that admit no finite subcover of  U. (We wish to prove that  K is empty.) If a set  C has no finite subcover, then any finite cover of  C must contain a set that also has no finite subcover. (Contributed by Jeff Madsen, 23-Jan-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
heibor.1  |-  J  =  ( MetOpen `  D )
heibor.3  |-  K  =  { u  |  -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin )
u  C_  U. v }
heiborlem1.4  |-  B  e. 
_V
Assertion
Ref Expression
heiborlem1  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B  /\  C  e.  K )  ->  E. x  e.  A  B  e.  K )
Distinct variable groups:    x, A    x, u, v, D    u, B, v    u, J, v, x    u, U, v, x    u, C, v   
x, K
Allowed substitution hints:    A( v, u)    B( x)    C( x)    K( v, u)

Proof of Theorem heiborlem1
Dummy variable  t is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 heiborlem1.4 . . . . . . . 8  |-  B  e. 
_V
2 sseq1 3428 . . . . . . . . . 10  |-  ( u  =  B  ->  (
u  C_  U. v  <->  B 
C_  U. v ) )
32rexbidv 2878 . . . . . . . . 9  |-  ( u  =  B  ->  ( E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin )
u  C_  U. v  <->  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v ) )
43notbid 295 . . . . . . . 8  |-  ( u  =  B  ->  ( -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) u  C_  U. v  <->  -. 
E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v
) )
5 heibor.3 . . . . . . . 8  |-  K  =  { u  |  -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin )
u  C_  U. v }
61, 4, 5elab2 3163 . . . . . . 7  |-  ( B  e.  K  <->  -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v
)
76con2bii 333 . . . . . 6  |-  ( E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v  <->  -.  B  e.  K )
87ralbii 2796 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B 
C_  U. v  <->  A. x  e.  A  -.  B  e.  K )
9 ralnex 2811 . . . . 5  |-  ( A. x  e.  A  -.  B  e.  K  <->  -.  E. x  e.  A  B  e.  K )
108, 9bitr2i 253 . . . 4  |-  ( -. 
E. x  e.  A  B  e.  K  <->  A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v
)
11 unieq 4170 . . . . . . . . 9  |-  ( v  =  ( t `  x )  ->  U. v  =  U. ( t `  x ) )
1211sseq2d 3435 . . . . . . . 8  |-  ( v  =  ( t `  x )  ->  ( B  C_  U. v  <->  B  C_  U. (
t `  x )
) )
1312ac6sfi 7768 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B 
C_  U. v )  ->  E. t ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_ 
U. ( t `  x ) ) )
1413ex 435 . . . . . 6  |-  ( A  e.  Fin  ->  ( A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v  ->  E. t ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_ 
U. ( t `  x ) ) ) )
1514adantr 466 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v  ->  E. t ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. ( t `
 x ) ) ) )
16 sseq1 3428 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( u  =  C  ->  (
u  C_  U. v  <->  C 
C_  U. v ) )
1716rexbidv 2878 . . . . . . . . . . 11  |-  ( u  =  C  ->  ( E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin )
u  C_  U. v  <->  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v ) )
1817notbid 295 . . . . . . . . . 10  |-  ( u  =  C  ->  ( -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) u  C_  U. v  <->  -. 
E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v
) )
1918, 5elab2g 3162 . . . . . . . . 9  |-  ( C  e.  K  ->  ( C  e.  K  <->  -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v
) )
2019ibi 244 . . . . . . . 8  |-  ( C  e.  K  ->  -.  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v )
21 frn 5695 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  ->  ran  t  C_  ( ~P U  i^i  Fin )
)
2221ad2antrl 732 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  ran  t  C_  ( ~P U  i^i  Fin ) )
23 inss1 3625 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ~P U  i^i  Fin )  C_ 
~P U
2422, 23syl6ss 3419 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  ran  t  C_  ~P U )
25 sspwuni 4331 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ran  t  C_  ~P U  <->  U.
ran  t  C_  U
)
2624, 25sylib 199 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U. ran  t  C_  U )
27 vex 3025 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  t  e. 
_V
2827rnex 6685 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ran  t  e.  _V
2928uniex 6545 . . . . . . . . . . . . 13  |-  U. ran  t  e.  _V
3029elpw 3930 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U. ran  t  e.  ~P U 
<-> 
U. ran  t  C_  U )
3126, 30sylibr 215 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U. ran  t  e.  ~P U
)
32 ffn 5689 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  ->  t  Fn  A )
3332ad2antrl 732 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  t  Fn  A )
34 dffn4 5759 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( t  Fn  A  <->  t : A -onto-> ran  t )
3533, 34sylib 199 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  t : A -onto-> ran  t )
36 fofi 7813 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  t : A -onto-> ran  t
)  ->  ran  t  e. 
Fin )
3735, 36syldan 472 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  ran  t  e.  Fin )
38 inss2 3626 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ~P U  i^i  Fin )  C_ 
Fin
3922, 38syl6ss 3419 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  ran  t  C_  Fin )
40 unifi 7816 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ran  t  e.  Fin  /\ 
ran  t  C_  Fin )  ->  U. ran  t  e. 
Fin )
4137, 39, 40syl2anc 665 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U. ran  t  e.  Fin )
4231, 41elind 3593 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U. ran  t  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) )
4342adantlr 719 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U. ran  t  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) )
44 simplr 760 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  C  C_ 
U_ x  e.  A  B )
45 fnfvelrn 5978 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( t  Fn  A  /\  x  e.  A )  ->  ( t `  x
)  e.  ran  t
)
4632, 45sylan 473 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  x  e.  A
)  ->  ( t `  x )  e.  ran  t )
4746adantll 718 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )
)  /\  x  e.  A )  ->  (
t `  x )  e.  ran  t )
48 elssuni 4191 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( t `  x )  e.  ran  t  -> 
( t `  x
)  C_  U. ran  t
)
49 uniss 4183 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( t `  x ) 
C_  U. ran  t  ->  U. ( t `  x
)  C_  U. U. ran  t )
5047, 48, 493syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )
)  /\  x  e.  A )  ->  U. (
t `  x )  C_ 
U. U. ran  t )
51 sstr2 3414 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( B 
C_  U. ( t `  x )  ->  ( U. ( t `  x
)  C_  U. U. ran  t  ->  B  C_  U. U. ran  t ) )
5250, 51syl5com 31 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )
)  /\  x  e.  A )  ->  ( B  C_  U. ( t `
 x )  ->  B  C_  U. U. ran  t ) )
5352ralimdva 2773 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )
)  ->  ( A. x  e.  A  B  C_ 
U. ( t `  x )  ->  A. x  e.  A  B  C_  U. U. ran  t ) )
5453impr 623 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  A. x  e.  A  B  C_  U. U. ran  t )
55 iunss 4283 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( U_ x  e.  A  B  C_ 
U. U. ran  t  <->  A. x  e.  A  B  C_  U. U. ran  t )
5654, 55sylibr 215 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U_ x  e.  A  B  C_  U. U. ran  t )
5756adantlr 719 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  U_ x  e.  A  B  C_  U. U. ran  t )
5844, 57sstrd 3417 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  C  C_ 
U. U. ran  t )
59 unieq 4170 . . . . . . . . . . 11  |-  ( v  =  U. ran  t  ->  U. v  =  U. U.
ran  t )
6059sseq2d 3435 . . . . . . . . . 10  |-  ( v  =  U. ran  t  ->  ( C  C_  U. v  <->  C 
C_  U. U. ran  t
) )
6160rspcev 3125 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U. ran  t  e.  ( ~P U  i^i  Fin )  /\  C  C_  U.
U. ran  t )  ->  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v
)
6243, 58, 61syl2anc 665 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) C  C_  U. v
)
6320, 62nsyl3 122 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  /\  ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. (
t `  x )
) )  ->  -.  C  e.  K )
6463ex 435 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_ 
U. ( t `  x ) )  ->  -.  C  e.  K
) )
6564exlimdv 1772 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( E. t ( t : A --> ( ~P U  i^i  Fin )  /\  A. x  e.  A  B  C_  U. ( t `
 x ) )  ->  -.  C  e.  K ) )
6615, 65syld 45 . . . 4  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( A. x  e.  A  E. v  e.  ( ~P U  i^i  Fin ) B  C_  U. v  ->  -.  C  e.  K
) )
6710, 66syl5bi 220 . . 3  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( -.  E. x  e.  A  B  e.  K  ->  -.  C  e.  K ) )
6867con4d 108 . 2  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B )  -> 
( C  e.  K  ->  E. x  e.  A  B  e.  K )
)
69683impia 1202 1  |-  ( ( A  e.  Fin  /\  C  C_  U_ x  e.  A  B  /\  C  e.  K )  ->  E. x  e.  A  B  e.  K )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 370    /\ w3a 982    = wceq 1437   E.wex 1657    e. wcel 1872   {cab 2414   A.wral 2714   E.wrex 2715   _Vcvv 3022    i^i cin 3378    C_ wss 3379   ~Pcpw 3924   U.cuni 4162   U_ciun 4242   ran crn 4797    Fn wfn 5539   -->wf 5540   -onto->wfo 5542   ` cfv 5544   Fincfn 7524   MetOpencmopn 18903
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1663  ax-4 1676  ax-5 1752  ax-6 1798  ax-7 1843  ax-8 1874  ax-9 1876  ax-10 1891  ax-11 1896  ax-12 1909  ax-13 2063  ax-ext 2408  ax-sep 4489  ax-nul 4498  ax-pow 4545  ax-pr 4603  ax-un 6541
This theorem depends on definitions:  df-bi 188  df-or 371  df-an 372  df-3or 983  df-3an 984  df-tru 1440  df-ex 1658  df-nf 1662  df-sb 1791  df-eu 2280  df-mo 2281  df-clab 2415  df-cleq 2421  df-clel 2424  df-nfc 2558  df-ne 2601  df-ral 2719  df-rex 2720  df-reu 2721  df-rab 2723  df-v 3024  df-sbc 3243  df-csb 3339  df-dif 3382  df-un 3384  df-in 3386  df-ss 3393  df-pss 3395  df-nul 3705  df-if 3855  df-pw 3926  df-sn 3942  df-pr 3944  df-tp 3946  df-op 3948  df-uni 4163  df-int 4199  df-iun 4244  df-br 4367  df-opab 4426  df-mpt 4427  df-tr 4462  df-eprel 4707  df-id 4711  df-po 4717  df-so 4718  df-fr 4755  df-we 4757  df-xp 4802  df-rel 4803  df-cnv 4804  df-co 4805  df-dm 4806  df-rn 4807  df-res 4808  df-ima 4809  df-pred 5342  df-ord 5388  df-on 5389  df-lim 5390  df-suc 5391  df-iota 5508  df-fun 5546  df-fn 5547  df-f 5548  df-f1 5549  df-fo 5550  df-f1o 5551  df-fv 5552  df-ov 6252  df-oprab 6253  df-mpt2 6254  df-om 6651  df-wrecs 6983  df-recs 7045  df-rdg 7083  df-1o 7137  df-oadd 7141  df-er 7318  df-en 7525  df-dom 7526  df-fin 7528
This theorem is referenced by:  heiborlem3  32052  heiborlem10  32059
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