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Theorem ufildr 20557
Description: An ultrafilter gives rise to a connected door topology. (Contributed by Jeff Hankins, 6-Dec-2009.) (Revised by Stefan O'Rear, 3-Aug-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
ufildr.1  |-  J  =  ( F  u.  { (/)
} )
Assertion
Ref Expression
ufildr  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( J  u.  ( Clsd `  J
) )  =  ~P X )

Proof of Theorem ufildr
Dummy variable  x is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elssuni 4281 . . . . . 6  |-  ( x  e.  J  ->  x  C_ 
U. J )
2 ufildr.1 . . . . . . . . . 10  |-  J  =  ( F  u.  { (/)
} )
32unieqi 4260 . . . . . . . . 9  |-  U. J  =  U. ( F  u.  {
(/) } )
4 uniun 4270 . . . . . . . . . 10  |-  U. ( F  u.  { (/) } )  =  ( U. F  u.  U. { (/) } )
5 0ex 4587 . . . . . . . . . . . 12  |-  (/)  e.  _V
65unisn 4266 . . . . . . . . . . 11  |-  U. { (/)
}  =  (/)
76uneq2i 3651 . . . . . . . . . 10  |-  ( U. F  u.  U. { (/) } )  =  ( U. F  u.  (/) )
8 un0 3819 . . . . . . . . . 10  |-  ( U. F  u.  (/) )  = 
U. F
94, 7, 83eqtri 2490 . . . . . . . . 9  |-  U. ( F  u.  { (/) } )  =  U. F
103, 9eqtr2i 2487 . . . . . . . 8  |-  U. F  =  U. J
11 ufilfil 20530 . . . . . . . . 9  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  F  e.  ( Fil `  X ) )
12 filunibas 20507 . . . . . . . . 9  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  U. F  =  X )
1311, 12syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  U. F  =  X )
1410, 13syl5reqr 2513 . . . . . . 7  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  X  =  U. J )
1514sseq2d 3527 . . . . . 6  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( x  C_  X  <->  x  C_  U. J
) )
161, 15syl5ibr 221 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( x  e.  J  ->  x  C_  X ) )
17 eqid 2457 . . . . . . 7  |-  U. J  =  U. J
1817cldss 19656 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( Clsd `  J
)  ->  x  C_  U. J
)
1918, 15syl5ibr 221 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( x  e.  ( Clsd `  J
)  ->  x  C_  X
) )
2016, 19jaod 380 . . . 4  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( (
x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J ) )  ->  x  C_  X ) )
21 ufilss 20531 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
x  e.  F  \/  ( X  \  x
)  e.  F ) )
22 ssun1 3663 . . . . . . . . . 10  |-  F  C_  ( F  u.  { (/) } )
2322, 2sseqtr4i 3532 . . . . . . . . 9  |-  F  C_  J
2423a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  F  C_  J )
2524sseld 3498 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
x  e.  F  ->  x  e.  J )
)
2624sseld 3498 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
( X  \  x
)  e.  F  -> 
( X  \  x
)  e.  J ) )
27 filcon 20509 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( F  e.  ( Fil `  X
)  ->  ( F  u.  { (/) } )  e. 
Con )
28 contop 20043 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( F  u.  { (/) } )  e.  Con  ->  ( F  u.  { (/) } )  e.  Top )
2911, 27, 283syl 20 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( F  u.  { (/) } )  e. 
Top )
302, 29syl5eqel 2549 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  J  e.  Top )
3130adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  J  e.  Top )
3215biimpa 484 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  x  C_ 
U. J )
3317iscld2 19655 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( J  e.  Top  /\  x  C_  U. J )  ->  ( x  e.  ( Clsd `  J
)  <->  ( U. J  \  x )  e.  J
) )
3431, 32, 33syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
x  e.  ( Clsd `  J )  <->  ( U. J  \  x )  e.  J ) )
3514difeq1d 3617 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( X  \  x )  =  ( U. J  \  x
) )
3635eleq1d 2526 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( ( X  \  x )  e.  J  <->  ( U. J  \  x )  e.  J
) )
3736adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
( X  \  x
)  e.  J  <->  ( U. J  \  x )  e.  J ) )
3834, 37bitr4d 256 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
x  e.  ( Clsd `  J )  <->  ( X  \  x )  e.  J
) )
3926, 38sylibrd 234 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
( X  \  x
)  e.  F  ->  x  e.  ( Clsd `  J ) ) )
4025, 39orim12d 838 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
( x  e.  F  \/  ( X  \  x
)  e.  F )  ->  ( x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J
) ) ) )
4121, 40mpd 15 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( UFil `  X )  /\  x  C_  X )  ->  (
x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J ) ) )
4241ex 434 . . . 4  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( x  C_  X  ->  ( x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J
) ) ) )
4320, 42impbid 191 . . 3  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( (
x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J ) )  <->  x  C_  X
) )
44 elun 3641 . . 3  |-  ( x  e.  ( J  u.  ( Clsd `  J )
)  <->  ( x  e.  J  \/  x  e.  ( Clsd `  J
) ) )
45 selpw 4022 . . 3  |-  ( x  e.  ~P X  <->  x  C_  X
)
4643, 44, 453bitr4g 288 . 2  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( x  e.  ( J  u.  ( Clsd `  J ) )  <-> 
x  e.  ~P X
) )
4746eqrdv 2454 1  |-  ( F  e.  ( UFil `  X
)  ->  ( J  u.  ( Clsd `  J
) )  =  ~P X )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    \/ wo 368    /\ wa 369    = wceq 1395    e. wcel 1819    \ cdif 3468    u. cun 3469    C_ wss 3471   (/)c0 3793   ~Pcpw 4015   {csn 4032   U.cuni 4251   ` cfv 5594   Topctop 19520   Clsdccld 19643   Conccon 20037   Filcfil 20471   UFilcufil 20525
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1619  ax-4 1632  ax-5 1705  ax-6 1748  ax-7 1791  ax-8 1821  ax-9 1823  ax-10 1838  ax-11 1843  ax-12 1855  ax-13 2000  ax-ext 2435  ax-sep 4578  ax-nul 4586  ax-pow 4634  ax-pr 4695  ax-un 6591
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 975  df-tru 1398  df-ex 1614  df-nf 1618  df-sb 1741  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2443  df-cleq 2449  df-clel 2452  df-nfc 2607  df-ne 2654  df-nel 2655  df-ral 2812  df-rex 2813  df-rab 2816  df-v 3111  df-sbc 3328  df-csb 3431  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-nul 3794  df-if 3945  df-pw 4017  df-sn 4033  df-pr 4035  df-op 4039  df-uni 4252  df-br 4457  df-opab 4516  df-mpt 4517  df-id 4804  df-xp 5014  df-rel 5015  df-cnv 5016  df-co 5017  df-dm 5018  df-rn 5019  df-res 5020  df-ima 5021  df-iota 5557  df-fun 5596  df-fn 5597  df-fv 5602  df-fbas 18542  df-top 19525  df-cld 19646  df-con 20038  df-fil 20472  df-ufil 20527
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