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Theorem infil 20342
Description: The intersection of two filters is a filter. Use fiint 7799 to extend this property to the intersection of a finite set of filters. Paragraph 3 of [BourbakiTop1] p. I.36. (Contributed by FL, 17-Sep-2007.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
infil  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
) )

Proof of Theorem infil
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 inss1 3703 . . . 4  |-  ( F  i^i  G )  C_  F
2 filsspw 20330 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  F  C_  ~P X )
32adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  F  C_ 
~P X )
41, 3syl5ss 3500 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  C_  ~P X )
5 0nelfil 20328 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  -.  (/)  e.  F
)
65adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  -.  (/) 
e.  F )
71sseli 3485 . . . 4  |-  ( (/)  e.  ( F  i^i  G
)  ->  (/)  e.  F
)
86, 7nsyl 121 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  -.  (/) 
e.  ( F  i^i  G ) )
9 filtop 20334 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  F )
109adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  F )
11 filtop 20334 . . . . 5  |-  ( G  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  G )
1211adantl 466 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  G )
1310, 12elind 3673 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  ( F  i^i  G
) )
144, 8, 133jca 1177 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  (
( F  i^i  G
)  C_  ~P X  /\  -.  (/)  e.  ( F  i^i  G )  /\  X  e.  ( F  i^i  G ) ) )
15 simpll 753 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  F  e.  ( Fil `  X ) )
16 simpr2 1004 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  ( F  i^i  G ) )
171sseli 3485 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  y  e.  F )
1816, 17syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  F )
19 simpr1 1003 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  ~P X
)
2019elpwid 4007 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  C_  X )
21 simpr3 1005 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  C_  x )
22 filss 20332 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  F  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  F )
2315, 18, 20, 21, 22syl13anc 1231 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  F )
24 simplr 755 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  G  e.  ( Fil `  X ) )
25 inss2 3704 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  i^i  G )  C_  G
2625sseli 3485 . . . . . . . . 9  |-  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  y  e.  G )
2716, 26syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  -> 
y  e.  G )
28 filss 20332 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  G  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  G )
2924, 27, 20, 21, 28syl13anc 1231 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  G )
3023, 29elind 3673 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ~P X  /\  y  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) )
31303exp2 1215 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  (
x  e.  ~P X  ->  ( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  ( y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) ) ) )
3231imp 429 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  x  e. 
~P X )  -> 
( y  e.  ( F  i^i  G )  ->  ( y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) ) )
3332rexlimdv 2933 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  x  e. 
~P X )  -> 
( E. y  e.  ( F  i^i  G
) y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) ) )
3433ralrimiva 2857 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  A. x  e.  ~P  X ( E. y  e.  ( F  i^i  G ) y 
C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G
) ) )
35 simpl 457 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  F  e.  ( Fil `  X
) )
361sseli 3485 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( F  i^i  G )  ->  x  e.  F )
3736, 17anim12i 566 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G ) )  -> 
( x  e.  F  /\  y  e.  F
) )
38 filin 20333 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  F  /\  y  e.  F )  ->  (
x  i^i  y )  e.  F )
39383expb 1198 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  e.  F  /\  y  e.  F )
)  ->  ( x  i^i  y )  e.  F
)
4035, 37, 39syl2an 477 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  F )
41 simpr 461 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  G  e.  ( Fil `  X
) )
4225sseli 3485 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( F  i^i  G )  ->  x  e.  G )
4342, 26anim12i 566 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G ) )  -> 
( x  e.  G  /\  y  e.  G
) )
44 filin 20333 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  G  /\  y  e.  G )  ->  (
x  i^i  y )  e.  G )
45443expb 1198 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  (
x  e.  G  /\  y  e.  G )
)  ->  ( x  i^i  y )  e.  G
)
4641, 43, 45syl2an 477 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  G )
4740, 46elind 3673 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X ) )  /\  ( x  e.  ( F  i^i  G )  /\  y  e.  ( F  i^i  G
) ) )  -> 
( x  i^i  y
)  e.  ( F  i^i  G ) )
4847ralrimivva 2864 . 2  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  A. x  e.  ( F  i^i  G
) A. y  e.  ( F  i^i  G
) ( x  i^i  y )  e.  ( F  i^i  G ) )
49 isfil2 20335 . 2  |-  ( ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
)  <->  ( ( ( F  i^i  G ) 
C_  ~P X  /\  -.  (/) 
e.  ( F  i^i  G )  /\  X  e.  ( F  i^i  G
) )  /\  A. x  e.  ~P  X
( E. y  e.  ( F  i^i  G
) y  C_  x  ->  x  e.  ( F  i^i  G ) )  /\  A. x  e.  ( F  i^i  G
) A. y  e.  ( F  i^i  G
) ( x  i^i  y )  e.  ( F  i^i  G ) ) )
5014, 34, 48, 49syl3anbrc 1181 1  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  e.  ( Fil `  X
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 974    e. wcel 1804   A.wral 2793   E.wrex 2794    i^i cin 3460    C_ wss 3461   (/)c0 3770   ~Pcpw 3997   ` cfv 5578   Filcfil 20324
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1605  ax-4 1618  ax-5 1691  ax-6 1734  ax-7 1776  ax-8 1806  ax-9 1808  ax-10 1823  ax-11 1828  ax-12 1840  ax-13 1985  ax-ext 2421  ax-sep 4558  ax-nul 4566  ax-pow 4615  ax-pr 4676
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 976  df-tru 1386  df-ex 1600  df-nf 1604  df-sb 1727  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2593  df-ne 2640  df-nel 2641  df-ral 2798  df-rex 2799  df-rab 2802  df-v 3097  df-sbc 3314  df-csb 3421  df-dif 3464  df-un 3466  df-in 3468  df-ss 3475  df-nul 3771  df-if 3927  df-pw 3999  df-sn 4015  df-pr 4017  df-op 4021  df-uni 4235  df-br 4438  df-opab 4496  df-mpt 4497  df-id 4785  df-xp 4995  df-rel 4996  df-cnv 4997  df-co 4998  df-dm 4999  df-rn 5000  df-res 5001  df-ima 5002  df-iota 5541  df-fun 5580  df-fv 5586  df-fbas 18395  df-fil 20325
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