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Theorem onint1 30681
Description: The ordinal T1 spaces are 
1o and  2o, proven without the Axiom of Regularity. (Contributed by Chen-Pang He, 9-Nov-2015.)
Assertion
Ref Expression
onint1  |-  ( On 
i^i  Fre )  =  { 1o ,  2o }

Proof of Theorem onint1
Dummy variables  j 
a are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elin 3626 . . . . 5  |-  ( j  e.  ( On  i^i  Fre )  <->  ( j  e.  On  /\  j  e. 
Fre ) )
2 eqid 2402 . . . . . . . . . . 11  |-  U. j  =  U. j
32ist1 20115 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  e.  Fre  <->  ( j  e.  Top  /\  A. a  e.  U. j { a }  e.  ( Clsd `  j ) ) )
43simprbi 462 . . . . . . . . 9  |-  ( j  e.  Fre  ->  A. a  e.  U. j { a }  e.  ( Clsd `  j ) )
5 onelon 5435 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( j  e.  On  /\  ( U. j  \  { (/)
} )  e.  j )  ->  ( U. j  \  { (/) } )  e.  On )
65ex 432 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( j  e.  On  ->  (
( U. j  \  { (/) } )  e.  j  ->  ( U. j  \  { (/) } )  e.  On ) )
7 neldifsnd 4100 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( 2o  e.  j  ->  -.  (/) 
e.  ( U. j  \  { (/) } ) )
8 p0ex 4581 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  { (/) }  e.  _V
98prid2 4081 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  { (/) }  e.  { (/) ,  { (/)
} }
10 df2o2 7181 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  2o  =  { (/) ,  { (/) } }
119, 10eleqtrri 2489 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  { (/) }  e.  2o
12 elunii 4196 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( { (/) }  e.  2o  /\  2o  e.  j )  ->  { (/) }  e.  U. j )
1311, 12mpan 668 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 2o  e.  j  ->  { (/) }  e.  U. j )
14 df1o2 7179 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  1o  =  { (/) }
15 1on 7174 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  1o  e.  On
1614, 15eqeltrri 2487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  { (/) }  e.  On
1716onirri 5516 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  -.  { (/)
}  e.  { (/) }
1817a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( 2o  e.  j  ->  -.  {
(/) }  e.  { (/) } )
1913, 18eldifd 3425 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( 2o  e.  j  ->  { (/) }  e.  ( U. j  \  { (/) } ) )
20 ne0i 3744 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( {
(/) }  e.  ( U. j  \  { (/) } )  ->  ( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) )
2119, 20syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( 2o  e.  j  ->  ( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) )
227, 212thd 240 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 2o  e.  j  ->  ( -.  (/)  e.  ( U. j  \  { (/) } )  <-> 
( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) ) )
23 nbbn 356 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( -.  (/)  e.  ( U. j  \  { (/) } )  <-> 
( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) )  <->  -.  ( (/)  e.  ( U. j  \  { (/)
} )  <->  ( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) ) )
2422, 23sylib 196 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 2o  e.  j  ->  -.  ( (/)  e.  ( U. j  \  { (/) } )  <-> 
( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) ) )
25 on0eln0 5465 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( U. j  \  { (/)
} )  e.  On  ->  ( (/)  e.  ( U. j  \  { (/) } )  <->  ( U. j  \  { (/) } )  =/=  (/) ) )
2624, 25nsyl 121 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( 2o  e.  j  ->  -.  ( U. j  \  { (/)
} )  e.  On )
276, 26nsyli 141 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( j  e.  On  ->  ( 2o  e.  j  ->  -.  ( U. j  \  { (/)
} )  e.  j ) )
2827imp 427 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  ->  -.  ( U. j  \  { (/) } )  e.  j )
29 0ex 4526 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  (/)  e.  _V
3029prid1 4080 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  (/)  e.  { (/)
,  { (/) } }
3130, 10eleqtrri 2489 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  (/)  e.  2o
32 elunii 4196 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
(/)  e.  2o  /\  2o  e.  j )  ->  (/)  e.  U. j )
3331, 32mpan 668 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 2o  e.  j  ->  (/)  e.  U. j )
3433adantl 464 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  ->  (/) 
e.  U. j )
35 simpr 459 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  /\  a  =  (/) )  ->  a  =  (/) )
3635sneqd 3984 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  /\  a  =  (/) )  ->  { a }  =  { (/) } )
3736eleq1d 2471 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  /\  a  =  (/) )  ->  ( { a }  e.  ( Clsd `  j )  <->  { (/) }  e.  ( Clsd `  j )
) )
3834, 37rspcdv 3163 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  -> 
( A. a  e. 
U. j { a }  e.  ( Clsd `  j )  ->  { (/) }  e.  ( Clsd `  j
) ) )
392cldopn 19824 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( {
(/) }  e.  ( Clsd `  j )  -> 
( U. j  \  { (/) } )  e.  j )
4038, 39syl6 31 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  -> 
( A. a  e. 
U. j { a }  e.  ( Clsd `  j )  ->  ( U. j  \  { (/) } )  e.  j ) )
4128, 40mtod 177 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  j )  ->  -.  A. a  e.  U. j { a }  e.  ( Clsd `  j )
)
4241ex 432 . . . . . . . . . 10  |-  ( j  e.  On  ->  ( 2o  e.  j  ->  -.  A. a  e.  U. j { a }  e.  ( Clsd `  j )
) )
4342con2d 115 . . . . . . . . 9  |-  ( j  e.  On  ->  ( A. a  e.  U. j { a }  e.  ( Clsd `  j )  ->  -.  2o  e.  j ) )
444, 43syl5 30 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  On  ->  (
j  e.  Fre  ->  -.  2o  e.  j ) )
45 2on 7175 . . . . . . . . 9  |-  2o  e.  On
46 ontri1 5444 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  On )  -> 
( j  C_  2o  <->  -.  2o  e.  j ) )
47 onsssuc 5497 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  On )  -> 
( j  C_  2o  <->  j  e.  suc  2o ) )
4846, 47bitr3d 255 . . . . . . . . 9  |-  ( ( j  e.  On  /\  2o  e.  On )  -> 
( -.  2o  e.  j 
<->  j  e.  suc  2o ) )
4945, 48mpan2 669 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  On  ->  ( -.  2o  e.  j  <->  j  e.  suc  2o ) )
5044, 49sylibd 214 . . . . . . 7  |-  ( j  e.  On  ->  (
j  e.  Fre  ->  j  e.  suc  2o ) )
5150imp 427 . . . . . 6  |-  ( ( j  e.  On  /\  j  e.  Fre )  ->  j  e.  suc  2o )
52 0ntop 19706 . . . . . . . . . 10  |-  -.  (/)  e.  Top
53 t1top 20124 . . . . . . . . . 10  |-  ( (/)  e.  Fre  ->  (/)  e.  Top )
5452, 53mto 176 . . . . . . . . 9  |-  -.  (/)  e.  Fre
55 nelneq 2519 . . . . . . . . 9  |-  ( ( j  e.  Fre  /\  -.  (/)  e.  Fre )  ->  -.  j  =  (/) )
5654, 55mpan2 669 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  Fre  ->  -.  j  =  (/) )
57 elsni 3997 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  { (/) }  ->  j  =  (/) )
5856, 57nsyl 121 . . . . . . 7  |-  ( j  e.  Fre  ->  -.  j  e.  { (/) } )
5958adantl 464 . . . . . 6  |-  ( ( j  e.  On  /\  j  e.  Fre )  ->  -.  j  e.  { (/)
} )
6051, 59eldifd 3425 . . . . 5  |-  ( ( j  e.  On  /\  j  e.  Fre )  ->  j  e.  ( suc 
2o  \  { (/) } ) )
611, 60sylbi 195 . . . 4  |-  ( j  e.  ( On  i^i  Fre )  ->  j  e.  ( suc  2o  \  { (/)
} ) )
6261ssriv 3446 . . 3  |-  ( On 
i^i  Fre )  C_  ( suc  2o  \  { (/) } )
63 df-suc 5416 . . . . . 6  |-  suc  2o  =  ( 2o  u.  { 2o } )
6463difeq1i 3557 . . . . 5  |-  ( suc 
2o  \  { (/) } )  =  ( ( 2o  u.  { 2o }
)  \  { (/) } )
65 difundir 3703 . . . . 5  |-  ( ( 2o  u.  { 2o } )  \  { (/)
} )  =  ( ( 2o  \  { (/)
} )  u.  ( { 2o }  \  { (/)
} ) )
6664, 65eqtri 2431 . . . 4  |-  ( suc 
2o  \  { (/) } )  =  ( ( 2o 
\  { (/) } )  u.  ( { 2o }  \  { (/) } ) )
67 df-pr 3975 . . . . 5  |-  { 1o ,  2o }  =  ( { 1o }  u.  { 2o } )
68 df2o3 7180 . . . . . . . . 9  |-  2o  =  { (/) ,  1o }
69 df-pr 3975 . . . . . . . . 9  |-  { (/) ,  1o }  =  ( { (/) }  u.  { 1o } )
7068, 69eqtri 2431 . . . . . . . 8  |-  2o  =  ( { (/) }  u.  { 1o } )
7170difeq1i 3557 . . . . . . 7  |-  ( 2o 
\  { (/) } )  =  ( ( {
(/) }  u.  { 1o } )  \  { (/)
} )
72 difundir 3703 . . . . . . 7  |-  ( ( { (/) }  u.  { 1o } )  \  { (/)
} )  =  ( ( { (/) }  \  { (/) } )  u.  ( { 1o }  \  { (/) } ) )
73 difid 3840 . . . . . . . . 9  |-  ( {
(/) }  \  { (/) } )  =  (/)
74 1n0 7182 . . . . . . . . . . . 12  |-  1o  =/=  (/)
75 disjsn2 4033 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 1o  =/=  (/)  ->  ( { 1o }  i^i  { (/) } )  =  (/) )
7674, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11  |-  ( { 1o }  i^i  { (/)
} )  =  (/)
7776difeq2i 3558 . . . . . . . . . 10  |-  ( { 1o }  \  ( { 1o }  i^i  { (/)
} ) )  =  ( { 1o }  \  (/) )
78 difin 3687 . . . . . . . . . 10  |-  ( { 1o }  \  ( { 1o }  i^i  { (/)
} ) )  =  ( { 1o }  \  { (/) } )
79 dif0 3842 . . . . . . . . . 10  |-  ( { 1o }  \  (/) )  =  { 1o }
8077, 78, 793eqtr3i 2439 . . . . . . . . 9  |-  ( { 1o }  \  { (/)
} )  =  { 1o }
8173, 80uneq12i 3595 . . . . . . . 8  |-  ( ( { (/) }  \  { (/)
} )  u.  ( { 1o }  \  { (/)
} ) )  =  ( (/)  u.  { 1o } )
82 uncom 3587 . . . . . . . 8  |-  ( (/)  u. 
{ 1o } )  =  ( { 1o }  u.  (/) )
83 un0 3764 . . . . . . . 8  |-  ( { 1o }  u.  (/) )  =  { 1o }
8481, 82, 833eqtri 2435 . . . . . . 7  |-  ( ( { (/) }  \  { (/)
} )  u.  ( { 1o }  \  { (/)
} ) )  =  { 1o }
8571, 72, 843eqtri 2435 . . . . . 6  |-  ( 2o 
\  { (/) } )  =  { 1o }
86 2on0 7176 . . . . . . . . 9  |-  2o  =/=  (/)
87 disjsn2 4033 . . . . . . . . 9  |-  ( 2o  =/=  (/)  ->  ( { 2o }  i^i  { (/) } )  =  (/) )
8886, 87ax-mp 5 . . . . . . . 8  |-  ( { 2o }  i^i  { (/)
} )  =  (/)
8988difeq2i 3558 . . . . . . 7  |-  ( { 2o }  \  ( { 2o }  i^i  { (/)
} ) )  =  ( { 2o }  \  (/) )
90 difin 3687 . . . . . . 7  |-  ( { 2o }  \  ( { 2o }  i^i  { (/)
} ) )  =  ( { 2o }  \  { (/) } )
91 dif0 3842 . . . . . . 7  |-  ( { 2o }  \  (/) )  =  { 2o }
9289, 90, 913eqtr3i 2439 . . . . . 6  |-  ( { 2o }  \  { (/)
} )  =  { 2o }
9385, 92uneq12i 3595 . . . . 5  |-  ( ( 2o  \  { (/) } )  u.  ( { 2o }  \  { (/)
} ) )  =  ( { 1o }  u.  { 2o } )
9467, 93eqtr4i 2434 . . . 4  |-  { 1o ,  2o }  =  ( ( 2o  \  { (/)
} )  u.  ( { 2o }  \  { (/)
} ) )
9566, 94eqtr4i 2434 . . 3  |-  ( suc 
2o  \  { (/) } )  =  { 1o ,  2o }
9662, 95sseqtri 3474 . 2  |-  ( On 
i^i  Fre )  C_  { 1o ,  2o }
97 ssoninhaus 30680 . . 3  |-  { 1o ,  2o }  C_  ( On  i^i  Haus )
98 haust1 20146 . . . . 5  |-  ( j  e.  Haus  ->  j  e. 
Fre )
9998ssriv 3446 . . . 4  |-  Haus  C_  Fre
100 sslin 3665 . . . 4  |-  ( Haus  C_  Fre  ->  ( On  i^i  Haus )  C_  ( On  i^i  Fre ) )
10199, 100ax-mp 5 . . 3  |-  ( On 
i^i  Haus )  C_  ( On  i^i  Fre )
10297, 101sstri 3451 . 2  |-  { 1o ,  2o }  C_  ( On  i^i  Fre )
10396, 102eqssi 3458 1  |-  ( On 
i^i  Fre )  =  { 1o ,  2o }
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    <-> wb 184    /\ wa 367    = wceq 1405    e. wcel 1842    =/= wne 2598   A.wral 2754    \ cdif 3411    u. cun 3412    i^i cin 3413    C_ wss 3414   (/)c0 3738   {csn 3972   {cpr 3974   U.cuni 4191   Oncon0 5410   suc csuc 5412   ` cfv 5569   1oc1o 7160   2oc2o 7161   Topctop 19686   Clsdccld 19809   Frect1 20101   Hauscha 20102
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1639  ax-4 1652  ax-5 1725  ax-6 1771  ax-7 1814  ax-8 1844  ax-9 1846  ax-10 1861  ax-11 1866  ax-12 1878  ax-13 2026  ax-ext 2380  ax-sep 4517  ax-nul 4525  ax-pow 4572  ax-pr 4630  ax-un 6574
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 368  df-an 369  df-3or 975  df-3an 976  df-tru 1408  df-ex 1634  df-nf 1638  df-sb 1764  df-eu 2242  df-mo 2243  df-clab 2388  df-cleq 2394  df-clel 2397  df-nfc 2552  df-ne 2600  df-ral 2759  df-rex 2760  df-rab 2763  df-v 3061  df-sbc 3278  df-dif 3417  df-un 3419  df-in 3421  df-ss 3428  df-pss 3430  df-nul 3739  df-if 3886  df-pw 3957  df-sn 3973  df-pr 3975  df-tp 3977  df-op 3979  df-uni 4192  df-br 4396  df-opab 4454  df-mpt 4455  df-tr 4490  df-eprel 4734  df-id 4738  df-po 4744  df-so 4745  df-fr 4782  df-we 4784  df-xp 4829  df-rel 4830  df-cnv 4831  df-co 4832  df-dm 4833  df-ord 5413  df-on 5414  df-suc 5416  df-iota 5533  df-fun 5571  df-fn 5572  df-fv 5577  df-1o 7167  df-2o 7168  df-topgen 15058  df-top 19691  df-topon 19694  df-cld 19812  df-t1 20108  df-haus 20109
This theorem is referenced by:  oninhaus  30682
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