Theorem topjoin 30110

Description: Two equivalent formulations of the join of a collection of topologies. (Contributed by Jeff Hankins, 6-Oct-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 12-Sep-2015.)

Assertion

Ref	Expression
topjoin	|- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) = |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } )

Distinct variable groups:   j, k, S   j, V, k   j, X, k

Proof of Theorem topjoin

Step	Hyp	Ref	Expression
1		topontop 19296	. . . . . . 7 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> k e. Top )
2	1	ad2antrl 727	. . . . . 6 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> k e. Top )
3		toponmax 19298	. . . . . . . . 9 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> X e. k )
4	3	ad2antrl 727	. . . . . . . 8 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> X e. k )
5	4	snssd 4178	. . . . . . 7 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> { X } C_ k )
6		simprr 756	. . . . . . . 8 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> A. j e. S j C_ k )
7		unissb 4283	. . . . . . . 8 |- ( U. S C_ k <-> A. j e. S j C_ k )
8	6, 7	sylibr 212	. . . . . . 7 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> U. S C_ k )
9	5, 8	unssd 3685	. . . . . 6 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> ( { X } u. U. S ) C_ k )
10		tgfiss 19361	. . . . . 6 |- ( ( k e. Top /\ ( { X } u. U. S ) C_ k ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ k )
11	2, 9, 10	syl2anc 661	. . . . 5 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ ( k e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ k ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ k )
12	11	expr 615	. . . 4 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ k e. (TopOn ` X ) ) -> ( A. j e. S j C_ k -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ k ) )
13	12	ralrimiva 2881	. . 3 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> A. k e. (TopOn ` X ) ( A. j e. S j C_ k -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ k ) )
14		ssintrab 4311	. . 3 |- ( ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } <-> A. k e. (TopOn ` X ) ( A. j e. S j C_ k -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ k ) )
15	13, 14	sylibr 212	. 2 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) C_ |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } )
16		fibas 19347	. . . . . 6 |- ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) e. TopBases
17		tgtopon 19341	. . . . . 6 |- ( ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) e. TopBases -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. (TopOn ` U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
18	16, 17	ax-mp 5	. . . . 5 |- ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. (TopOn ` U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
19		uniun 4270	. . . . . . . 8 |- U. ( { X } u. U. S ) = ( U. { X } u. U. U. S )
20		unisng 4267	. . . . . . . . . 10 |- ( X e. V -> U. { X } = X )
21	20	adantr 465	. . . . . . . . 9 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> U. { X } = X )
22	21	uneq1d 3662	. . . . . . . 8 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( U. { X } u. U. U. S ) = ( X u. U. U. S ) )
23	19, 22	syl5req 2521	. . . . . . 7 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( X u. U. U. S ) = U. ( { X } u. U. S ) )
24		simpr 461	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> S C_ (TopOn ` X ) )
25		toponuni 19297	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> X = U. k )
26		eqimss2 3562	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( X = U. k -> U. k C_ X )
27	25, 26	syl 16	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> U. k C_ X )
28		sspwuni 4417	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( k C_ ~P X <-> U. k C_ X )
29	27, 28	sylibr 212	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> k C_ ~P X )
30		selpw 4023	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. ~P ~P X <-> k C_ ~P X )
31	29, 30	sylibr 212	. . . . . . . . . . . 12 |- ( k e. (TopOn ` X ) -> k e. ~P ~P X )
32	31	ssriv 3513	. . . . . . . . . . 11 |- (TopOn ` X ) C_ ~P ~P X
33	24, 32	syl6ss 3521	. . . . . . . . . 10 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> S C_ ~P ~P X )
34		sspwuni 4417	. . . . . . . . . 10 |- ( S C_ ~P ~P X <-> U. S C_ ~P X )
35	33, 34	sylib 196	. . . . . . . . 9 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> U. S C_ ~P X )
36		sspwuni 4417	. . . . . . . . 9 |- ( U. S C_ ~P X <-> U. U. S C_ X )
37	35, 36	sylib 196	. . . . . . . 8 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> U. U. S C_ X )
38		ssequn2 3682	. . . . . . . 8 |- ( U. U. S C_ X <-> ( X u. U. U. S ) = X )
39	37, 38	sylib 196	. . . . . . 7 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( X u. U. U. S ) = X )
40		snex 4694	. . . . . . . . 9 |- { X } e. _V
41		fvex 5882	. . . . . . . . . . . 12 |- (TopOn ` X ) e. _V
42	41	ssex 4597	. . . . . . . . . . 11 |- ( S C_ (TopOn ` X ) -> S e. _V )
43	42	adantl 466	. . . . . . . . . 10 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> S e. _V )
44		uniexg 6592	. . . . . . . . . 10 |- ( S e. _V -> U. S e. _V )
45	43, 44	syl 16	. . . . . . . . 9 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> U. S e. _V )
46		unexg 6596	. . . . . . . . 9 |- ( ( { X } e. _V /\ U. S e. _V ) -> ( { X } u. U. S ) e. _V )
47	40, 45, 46	sylancr 663	. . . . . . . 8 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( { X } u. U. S ) e. _V )
48		fiuni 7900	. . . . . . . 8 |- ( ( { X } u. U. S ) e. _V -> U. ( { X } u. U. S ) = U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
49	47, 48	syl 16	. . . . . . 7 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> U. ( { X } u. U. S ) = U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
50	23, 39, 49	3eqtr3d 2516	. . . . . 6 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> X = U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
51	50	fveq2d 5876	. . . . 5 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> (TopOn ` X ) = (TopOn ` U. ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
52	18, 51	syl5eleqr 2562	. . . 4 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. (TopOn ` X ) )
53		elssuni 4281	. . . . . . . 8 |- ( j e. S -> j C_ U. S )
54		ssun2 3673	. . . . . . . 8 |- U. S C_ ( { X } u. U. S )
55	53, 54	syl6ss 3521	. . . . . . 7 |- ( j e. S -> j C_ ( { X } u. U. S ) )
56		ssfii 7891	. . . . . . . 8 |- ( ( { X } u. U. S ) e. _V -> ( { X } u. U. S ) C_ ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
57	47, 56	syl 16	. . . . . . 7 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( { X } u. U. S ) C_ ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
58	55, 57	sylan9ssr 3523	. . . . . 6 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ j e. S ) -> j C_ ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
59		bastg 19336	. . . . . . 7 |- ( ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) e. TopBases -> ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
60	16, 59	ax-mp 5	. . . . . 6 |- ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) )
61	58, 60	syl6ss 3521	. . . . 5 |- ( ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) /\ j e. S ) -> j C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
62	61	ralrimiva 2881	. . . 4 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> A. j e. S j C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
63		sseq2 3531	. . . . . 6 |- ( k = ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) -> ( j C_ k <-> j C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) ) )
64	63	ralbidv 2906	. . . . 5 |- ( k = ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) -> ( A. j e. S j C_ k <-> A. j e. S j C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) ) )
65	64	elrab 3266	. . . 4 |- ( ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } <-> ( ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. (TopOn ` X ) /\ A. j e. S j C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) ) )
66	52, 62, 65	sylanbrc 664	. . 3 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } )
67		intss1 4303	. . 3 |- ( ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) e. { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } -> |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
68	66, 67	syl 16	. 2 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } C_ ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) )
69	15, 68	eqssd 3526	1 |- ( ( X e. V /\ S C_ (TopOn ` X ) ) -> ( topGen ` ( fi ` ( { X } u. U. S ) ) ) = |^| { k e. (TopOn ` X ) | A. j e. S j C_ k } )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 369   = wceq 1379   e. wcel 1767   A.wral 2817   {crab 2821   _Vcvv 3118   u. cun 3479   C_ wss 3481   ~Pcpw 4016   {csn 4033   U.cuni 4251   |^|cint 4288   ` cfv 5594   ficfi 7882   topGenctg 14710   Topctop 19263  TopOnctopon 19264   TopBasesctb 19267

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 4574  ax-nul 4582  ax-pow 4631  ax-pr 4692  ax-un 6587

This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  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-ral 2822  df-rex 2823  df-reu 2824  df-rab 2826  df-v 3120  df-sbc 3337  df-csb 3441  df-dif 3484  df-un 3486  df-in 3488  df-ss 3495  df-pss 3497  df-nul 3791  df-if 3946  df-pw 4018  df-sn 4034  df-pr 4036  df-tp 4038  df-op 4040  df-uni 4252  df-int 4289  df-iun 4333  df-br 4454  df-opab 4512  df-mpt 4513  df-tr 4547  df-eprel 4797  df-id 4801  df-po 4806  df-so 4807  df-fr 4844  df-we 4846  df-ord 4887  df-on 4888  df-lim 4889  df-suc 4890  df-xp 5011  df-rel 5012  df-cnv 5013  df-co 5014  df-dm 5015  df-rn 5016  df-res 5017  df-ima 5018  df-iota 5557  df-fun 5596  df-fn 5597  df-f 5598  df-f1 5599  df-fo 5600  df-f1o 5601  df-fv 5602  df-ov 6298  df-oprab 6299  df-mpt2 6300  df-om 6696  df-recs 7054  df-rdg 7088  df-1o 7142  df-oadd 7146  df-er 7323  df-en 7529  df-fin 7532  df-fi 7883  df-topgen 14716  df-top 19268  df-bases 19270  df-topon 19271

This theorem is referenced by: (None)