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Theorem nrmsep 18920
Description: In a normal space, disjoint closed sets are separated by open sets. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Feb-2010.)
Assertion
Ref Expression
nrmsep  |-  ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  ( Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  ->  E. x  e.  J  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  ( x  i^i  y )  =  (/) ) )
Distinct variable groups:    x, y, C    x, D, y    x, J, y

Proof of Theorem nrmsep
StepHypRef Expression
1 nrmsep2 18919 . 2  |-  ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  ( Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  ->  E. x  e.  J  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J
) `  x )  i^i  D )  =  (/) ) )
2 nrmtop 18899 . . . . . . . 8  |-  ( J  e.  Nrm  ->  J  e.  Top )
32ad2antrr 720 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  J  e.  Top )
4 elssuni 4118 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  J  ->  x  C_ 
U. J )
54ad2antrl 722 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  x  C_  U. J
)
6 eqid 2441 . . . . . . . 8  |-  U. J  =  U. J
76clscld 18610 . . . . . . 7  |-  ( ( J  e.  Top  /\  x  C_  U. J )  ->  ( ( cls `  J ) `  x
)  e.  ( Clsd `  J ) )
83, 5, 7syl2anc 656 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( ( cls `  J ) `  x
)  e.  ( Clsd `  J ) )
96cldopn 18594 . . . . . 6  |-  ( ( ( cls `  J
) `  x )  e.  ( Clsd `  J
)  ->  ( U. J  \  ( ( cls `  J ) `  x
) )  e.  J
)
108, 9syl 16 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  e.  J )
11 simprrl 758 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  C  C_  x
)
12 incom 3540 . . . . . . 7  |-  ( D  i^i  ( ( cls `  J ) `  x
) )  =  ( ( ( cls `  J
) `  x )  i^i  D )
13 simprrr 759 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( ( ( cls `  J ) `
 x )  i^i 
D )  =  (/) )
1412, 13syl5eq 2485 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( D  i^i  ( ( cls `  J
) `  x )
)  =  (/) )
15 simplr2 1026 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  D  e.  (
Clsd `  J )
)
166cldss 18592 . . . . . . 7  |-  ( D  e.  ( Clsd `  J
)  ->  D  C_  U. J
)
17 reldisj 3719 . . . . . . 7  |-  ( D 
C_  U. J  ->  (
( D  i^i  (
( cls `  J
) `  x )
)  =  (/)  <->  D  C_  ( U. J  \  (
( cls `  J
) `  x )
) ) )
1815, 16, 173syl 20 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( ( D  i^i  ( ( cls `  J ) `  x
) )  =  (/)  <->  D  C_  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) ) )
1914, 18mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  D  C_  ( U. J  \  (
( cls `  J
) `  x )
) )
206sscls 18619 . . . . . . . 8  |-  ( ( J  e.  Top  /\  x  C_  U. J )  ->  x  C_  (
( cls `  J
) `  x )
)
213, 5, 20syl2anc 656 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  x  C_  (
( cls `  J
) `  x )
)
22 ssrin 3572 . . . . . . 7  |-  ( x 
C_  ( ( cls `  J ) `  x
)  ->  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  C_  (
( ( cls `  J
) `  x )  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) ) )
2321, 22syl 16 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  C_  (
( ( cls `  J
) `  x )  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) ) )
24 disjdif 3748 . . . . . 6  |-  ( ( ( cls `  J
) `  x )  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/)
25 sseq0 3666 . . . . . 6  |-  ( ( ( x  i^i  ( U. J  \  (
( cls `  J
) `  x )
) )  C_  (
( ( cls `  J
) `  x )  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  /\  (
( ( cls `  J
) `  x )  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) )  ->  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) )
2623, 24, 25sylancl 657 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) )
27 sseq2 3375 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  ->  ( D  C_  y  <->  D  C_  ( U. J  \  ( ( cls `  J ) `  x
) ) ) )
28 ineq2 3543 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  ->  ( x  i^i  y )  =  ( x  i^i  ( U. J  \  ( ( cls `  J ) `  x
) ) ) )
2928eqeq1d 2449 . . . . . . 7  |-  ( y  =  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  ->  ( (
x  i^i  y )  =  (/)  <->  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) ) )
3027, 293anbi23d 1287 . . . . . 6  |-  ( y  =  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  ->  ( ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  ( x  i^i  y )  =  (/) )  <->  ( C  C_  x  /\  D  C_  ( U. J  \  (
( cls `  J
) `  x )
)  /\  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) ) ) )
3130rspcev 3070 . . . . 5  |-  ( ( ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
)  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  D  C_  ( U. J  \  ( ( cls `  J
) `  x )
)  /\  ( x  i^i  ( U. J  \ 
( ( cls `  J
) `  x )
) )  =  (/) ) )  ->  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  ( x  i^i  y )  =  (/) ) )
3210, 11, 19, 26, 31syl13anc 1215 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  ( x  e.  J  /\  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) ) ) )  ->  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  (
x  i^i  y )  =  (/) ) )
3332expr 612 . . 3  |-  ( ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  (
Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  /\  x  e.  J )  ->  ( ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `
 x )  i^i 
D )  =  (/) )  ->  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  (
x  i^i  y )  =  (/) ) ) )
3433reximdva 2826 . 2  |-  ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  ( Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  ->  ( E. x  e.  J  ( C  C_  x  /\  ( ( ( cls `  J ) `  x
)  i^i  D )  =  (/) )  ->  E. x  e.  J  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  ( x  i^i  y )  =  (/) ) ) )
351, 34mpd 15 1  |-  ( ( J  e.  Nrm  /\  ( C  e.  ( Clsd `  J )  /\  D  e.  ( Clsd `  J )  /\  ( C  i^i  D )  =  (/) ) )  ->  E. x  e.  J  E. y  e.  J  ( C  C_  x  /\  D  C_  y  /\  ( x  i^i  y )  =  (/) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 960    = wceq 1364    e. wcel 1761   E.wrex 2714    \ cdif 3322    i^i cin 3324    C_ wss 3325   (/)c0 3634   U.cuni 4088   ` cfv 5415   Topctop 18457   Clsdccld 18579   clsccl 18581   Nrmcnrm 18873
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1713  ax-7 1733  ax-8 1763  ax-9 1765  ax-10 1780  ax-11 1785  ax-12 1797  ax-13 1948  ax-ext 2422  ax-rep 4400  ax-sep 4410  ax-nul 4418  ax-pow 4467  ax-pr 4528  ax-un 6371
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 962  df-tru 1367  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1706  df-eu 2261  df-mo 2262  df-clab 2428  df-cleq 2434  df-clel 2437  df-nfc 2566  df-ne 2606  df-ral 2718  df-rex 2719  df-reu 2720  df-rab 2722  df-v 2972  df-sbc 3184  df-csb 3286  df-dif 3328  df-un 3330  df-in 3332  df-ss 3339  df-nul 3635  df-if 3789  df-pw 3859  df-sn 3875  df-pr 3877  df-op 3881  df-uni 4089  df-int 4126  df-iun 4170  df-iin 4171  df-br 4290  df-opab 4348  df-mpt 4349  df-id 4632  df-xp 4842  df-rel 4843  df-cnv 4844  df-co 4845  df-dm 4846  df-rn 4847  df-res 4848  df-ima 4849  df-iota 5378  df-fun 5417  df-fn 5418  df-f 5419  df-f1 5420  df-fo 5421  df-f1o 5422  df-fv 5423  df-top 18462  df-cld 18582  df-cls 18584  df-nrm 18880
This theorem is referenced by:  isnrm3  18922
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