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Theorem topjoin 28612
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
StepHypRef Expression
1 topontop 18553 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  k  e.  Top )
21ad2antrl 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 18555 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  e.  k )
43ad2antrl 727 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X ) )  /\  ( k  e.  (TopOn `  X )  /\  A. j  e.  S  j  C_  k ) )  ->  X  e.  k )
54snssd 4039 . . . . . . 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 4144 . . . . . . . 8  |-  ( U. S  C_  k  <->  A. j  e.  S  j  C_  k )
86, 7sylibr 212 . . . . . . 7  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X ) )  /\  ( k  e.  (TopOn `  X )  /\  A. j  e.  S  j  C_  k ) )  ->  U. S  C_  k )
95, 8unssd 3553 . . . . . 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 18618 . . . . . 6  |-  ( ( k  e.  Top  /\  ( { X }  u.  U. S )  C_  k
)  ->  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) 
C_  k )
112, 9, 10syl2anc 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 )
1211expr 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 ) )
1312ralrimiva 2820 . . 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 4172 . . 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 )
)
1513, 14sylibr 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 18604 . . . . . 6  |-  ( fi
`  ( { X }  u.  U. S ) )  e.  TopBases
17 tgtopon 18598 . . . . . 6  |-  ( ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) )  e.  TopBases 
->  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )  e.  (TopOn `  U. ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) )
1816, 17ax-mp 5 . . . . 5  |-  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )  e.  (TopOn `  U. ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
19 uniun 4131 . . . . . . . 8  |-  U. ( { X }  u.  U. S )  =  ( U. { X }  u.  U. U. S )
20 unisng 4128 . . . . . . . . . 10  |-  ( X  e.  V  ->  U. { X }  =  X
)
2120adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  U. { X }  =  X
)
2221uneq1d 3530 . . . . . . . 8  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  ( U. { X }  u.  U.
U. S )  =  ( X  u.  U. U. S ) )
2319, 22syl5req 2488 . . . . . . 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 18554 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  =  U. k )
26 eqimss2 3430 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( X  =  U. k  ->  U. k  C_  X )
2725, 26syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  U. k  C_  X )
28 sspwuni 4277 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k 
C_  ~P X  <->  U. k  C_  X )
2927, 28sylibr 212 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  k  C_  ~P X )
30 selpw 3888 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  ~P ~P X  <->  k 
C_  ~P X )
3129, 30sylibr 212 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  (TopOn `  X
)  ->  k  e.  ~P ~P X )
3231ssriv 3381 . . . . . . . . . . 11  |-  (TopOn `  X )  C_  ~P ~P X
3324, 32syl6ss 3389 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  S  C_ 
~P ~P X )
34 sspwuni 4277 . . . . . . . . . 10  |-  ( S 
C_  ~P ~P X  <->  U. S  C_  ~P X )
3533, 34sylib 196 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  U. S  C_ 
~P X )
36 sspwuni 4277 . . . . . . . . 9  |-  ( U. S  C_  ~P X  <->  U. U. S  C_  X )
3735, 36sylib 196 . . . . . . . 8  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  U. U. S  C_  X )
38 ssequn2 3550 . . . . . . . 8  |-  ( U. U. S  C_  X  <->  ( X  u.  U. U. S )  =  X )
3937, 38sylib 196 . . . . . . 7  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  ( X  u.  U. U. S
)  =  X )
40 snex 4554 . . . . . . . . 9  |-  { X }  e.  _V
41 fvex 5722 . . . . . . . . . . . 12  |-  (TopOn `  X )  e.  _V
4241ssex 4457 . . . . . . . . . . 11  |-  ( S 
C_  (TopOn `  X )  ->  S  e.  _V )
4342adantl 466 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  S  e.  _V )
44 uniexg 6398 . . . . . . . . . 10  |-  ( S  e.  _V  ->  U. S  e.  _V )
4543, 44syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  U. S  e.  _V )
46 unexg 6402 . . . . . . . . 9  |-  ( ( { X }  e.  _V  /\  U. S  e. 
_V )  ->  ( { X }  u.  U. S )  e.  _V )
4740, 45, 46sylancr 663 . . . . . . . 8  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  ( { X }  u.  U. S )  e.  _V )
48 fiuni 7699 . . . . . . . 8  |-  ( ( { X }  u.  U. S )  e.  _V  ->  U. ( { X }  u.  U. S )  =  U. ( fi
`  ( { X }  u.  U. S ) ) )
4947, 48syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  U. ( { X }  u.  U. S )  =  U. ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
5023, 39, 493eqtr3d 2483 . . . . . 6  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  X  =  U. ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
5150fveq2d 5716 . . . . 5  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  (TopOn `  X )  =  (TopOn `  U. ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) )
5218, 51syl5eleqr 2530 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  ( topGen `
 ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )  e.  (TopOn `  X
) )
53 elssuni 4142 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  S  ->  j  C_ 
U. S )
54 ssun2 3541 . . . . . . . 8  |-  U. S  C_  ( { X }  u.  U. S )
5553, 54syl6ss 3389 . . . . . . 7  |-  ( j  e.  S  ->  j  C_  ( { X }  u.  U. S ) )
56 ssfii 7690 . . . . . . . 8  |-  ( ( { X }  u.  U. S )  e.  _V  ->  ( { X }  u.  U. S )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
5747, 56syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  ( { X }  u.  U. S )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
5855, 57sylan9ssr 3391 . . . . . 6  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X ) )  /\  j  e.  S )  ->  j  C_  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
59 bastg 18593 . . . . . . 7  |-  ( ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) )  e.  TopBases 
->  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) )  C_  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) )
6016, 59ax-mp 5 . . . . . 6  |-  ( fi
`  ( { X }  u.  U. S ) )  C_  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )
6158, 60syl6ss 3389 . . . . 5  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X ) )  /\  j  e.  S )  ->  j  C_  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) )
6261ralrimiva 2820 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  S  C_  (TopOn `  X
) )  ->  A. j  e.  S  j  C_  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) )
63 sseq2 3399 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) )  ->  (
j  C_  k  <->  j  C_  ( topGen `  ( fi `  ( { X }  u.  U. S ) ) ) ) )
6463ralbidv 2756 . . . . 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 ) ) ) ) )
6564elrab 3138 . . . 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 ) ) ) ) )
6652, 62, 65sylanbrc 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 4164 . . 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 ) ) ) )
6866, 67syl 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 ) ) ) )
6915, 68eqssd 3394 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 } )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756   A.wral 2736   {crab 2740   _Vcvv 2993    u. cun 3347    C_ wss 3349   ~Pcpw 3881   {csn 3898   U.cuni 4112   |^|cint 4149   ` cfv 5439   ficfi 7681   topGenctg 14397   Topctop 18520  TopOnctopon 18521   TopBasesctb 18524
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-sep 4434  ax-nul 4442  ax-pow 4491  ax-pr 4552  ax-un 6393
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2577  df-ne 2622  df-ral 2741  df-rex 2742  df-reu 2743  df-rab 2745  df-v 2995  df-sbc 3208  df-csb 3310  df-dif 3352  df-un 3354  df-in 3356  df-ss 3363  df-pss 3365  df-nul 3659  df-if 3813  df-pw 3883  df-sn 3899  df-pr 3901  df-tp 3903  df-op 3905  df-uni 4113  df-int 4150  df-iun 4194  df-br 4314  df-opab 4372  df-mpt 4373  df-tr 4407  df-eprel 4653  df-id 4657  df-po 4662  df-so 4663  df-fr 4700  df-we 4702  df-ord 4743  df-on 4744  df-lim 4745  df-suc 4746  df-xp 4867  df-rel 4868  df-cnv 4869  df-co 4870  df-dm 4871  df-rn 4872  df-res 4873  df-ima 4874  df-iota 5402  df-fun 5441  df-fn 5442  df-f 5443  df-f1 5444  df-fo 5445  df-f1o 5446  df-fv 5447  df-ov 6115  df-oprab 6116  df-mpt2 6117  df-om 6498  df-recs 6853  df-rdg 6887  df-1o 6941  df-oadd 6945  df-er 7122  df-en 7332  df-fin 7335  df-fi 7682  df-topgen 14403  df-top 18525  df-bases 18527  df-topon 18528
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