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Theorem infil 20096
Description: The intersection of two filters is a filter. Use fiint 7793 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 3718 . . . 4  |-  ( F  i^i  G )  C_  F
2 filsspw 20084 . . . . 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 3515 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  ( F  i^i  G )  C_  ~P X )
5 0nelfil 20082 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  -.  (/)  e.  F
)
65adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  -.  (/) 
e.  F )
71sseli 3500 . . . 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 20088 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  F )
109adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  F )
11 filtop 20088 . . . . 5  |-  ( G  e.  ( Fil `  X
)  ->  X  e.  G )
1211adantl 466 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  G )
1310, 12elind 3688 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  G  e.  ( Fil `  X
) )  ->  X  e.  ( F  i^i  G
) )
144, 8, 133jca 1176 . 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 1003 . . . . . . . . 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 3500 . . . . . . . . 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 1002 . . . . . . . . 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 4020 . . . . . . . 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 1004 . . . . . . . 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 20086 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  F  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  F )
2315, 18, 20, 21, 22syl13anc 1230 . . . . . . 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 754 . . . . . . . 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 3719 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  i^i  G )  C_  G
2625sseli 3500 . . . . . . . . 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 20086 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  (
y  e.  G  /\  x  C_  X  /\  y  C_  x ) )  ->  x  e.  G )
2924, 27, 20, 21, 28syl13anc 1230 . . . . . . 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 3688 . . . . . 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 1214 . . . . 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 2953 . . 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 2878 . 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 3500 . . . . . 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 20087 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  F  /\  y  e.  F )  ->  (
x  i^i  y )  e.  F )
39383expb 1197 . . . . 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 3500 . . . . . 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 20087 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  ( Fil `  X )  /\  x  e.  G  /\  y  e.  G )  ->  (
x  i^i  y )  e.  G )
45443expb 1197 . . . . 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 3688 . . 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 2885 . 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 20089 . 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 1180 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 973    e. wcel 1767   A.wral 2814   E.wrex 2815    i^i cin 3475    C_ wss 3476   (/)c0 3785   ~Pcpw 4010   ` cfv 5586   Filcfil 20078
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-op 4034  df-uni 4246  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-id 4795  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5549  df-fun 5588  df-fv 5594  df-fbas 18184  df-fil 20079
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