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Theorem cfilfcls 22880
 Description: Similar to ultrafilters (uffclsflim 21645), the cluster points and limit points of a Cauchy filter coincide. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cfilfcls.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
cfilfcls.2 𝑋 = dom dom 𝐷
Assertion
Ref Expression
cfilfcls (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))

Proof of Theorem cfilfcls
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑓 𝑟 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2610 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
21fclselbas 21630 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 𝐽)
32adantl 481 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 𝐽)
4 df-cfil 22861 . . . . . . . . . . . . 13 CauFil = (𝑑 ran ∞Met ↦ {𝑓 ∈ (Fil‘dom dom 𝑑) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑓 (𝑑 “ (𝑦 × 𝑦)) ⊆ (0[,)𝑥)})
54dmmptss 5548 . . . . . . . . . . . 12 dom CauFil ⊆ ran ∞Met
6 elfvdm 6130 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ dom CauFil)
75, 6sseldi 3566 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ran ∞Met)
8 xmetunirn 21952 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ran ∞Met ↔ 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
97, 8sylib 207 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
10 cfilfcls.2 . . . . . . . . . . 11 𝑋 = dom dom 𝐷
1110fveq2i 6106 . . . . . . . . . 10 (∞Met‘𝑋) = (∞Met‘dom dom 𝐷)
129, 11syl6eleqr 2699 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
1312adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14 cfilfcls.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
1514mopntopon 22054 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
1613, 15syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
17 toponuni 20542 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
1816, 17syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑋 = 𝐽)
193, 18eleqtrrd 2691 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥𝑋)
2014mopni2 22108 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽𝑥𝑦) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
21203expb 1258 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
2213, 21sylan 487 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
23 cfilfil 22873 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2412, 23mpancom 700 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2524adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2625ad2antrr 758 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2713adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
28 simpll 786 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷))
29 rphalfcl 11734 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
3029adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
31 rphalfcl 11734 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
33 cfil3i 22875 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3427, 28, 32, 33syl3anc 1318 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3525ad2antrr 758 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
36 simprr 792 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3727adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3819ad2antrr 758 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥𝑋)
39 rpxr 11716 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ*)
4039ad2antlr 759 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑟 ∈ ℝ*)
41 blssm 22033 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
4237, 38, 40, 41syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
43 simpllr 795 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹))
4430adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
45 rpxr 11716 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4644, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4714blopn 22115 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
4837, 38, 46, 47syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
49 blcntr 22028 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
5037, 38, 44, 49syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
51 fclsopni 21629 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
5243, 48, 50, 36, 51syl13anc 1320 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
53 n0 3890 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5452, 53sylib 207 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
55 elin 3758 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ↔ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5637adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
57 simplrl 796 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑦𝑋)
5844adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
5958rpred 11748 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ)
60 simprr 792 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))
61 blhalf 22020 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ ((𝑟 / 2) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
6256, 57, 59, 60, 61syl22anc 1319 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
63 blssm 22033 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6437, 38, 46, 63syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6564sselda 3568 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))) → 𝑧𝑋)
6665adantrr 749 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧𝑋)
67 simpllr 795 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ+)
6867rpred 11748 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
69 simprl 790 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
7058, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
7138adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥𝑋)
72 blcom 22009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) ∧ (𝑥𝑋𝑧𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7356, 70, 71, 66, 72syl22anc 1319 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7469, 73mpbid 221 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
75 blhalf 22020 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7656, 66, 68, 74, 75syl22anc 1319 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7762, 76sstrd 3578 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7877ex 449 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7955, 78syl5bi 231 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8079exlimdv 1848 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8154, 80mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
82 filss 21467 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8335, 36, 42, 81, 82syl13anc 1320 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8434, 83rexlimddv 3017 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8584ad2ant2r 779 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
86 toponss 20544 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽) → 𝑦𝑋)
8786adantrr 749 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8816, 87sylan 487 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8988adantr 480 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝑋)
90 simprr 792 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
91 filss 21467 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹𝑦𝑋 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9226, 85, 89, 90, 91syl13anc 1320 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9322, 92rexlimddv 3017 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝐹)
9493expr 641 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑦𝐽) → (𝑥𝑦𝑦𝐹))
9594ralrimiva 2949 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))
96 flimopn 21589 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9716, 25, 96syl2anc 691 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9819, 95, 97mpbir2and 959 . . . 4 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
9998ex 449 . . 3 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)))
10099ssrdv 3574 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) ⊆ (𝐽 fLim 𝐹))
101 flimfcls 21640 . . 3 (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹)
102101a1i 11 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹))
103100, 102eqssd 3585 1 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475  ∃wex 1695   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  {crab 2900   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  ∪ cuni 4372   × cxp 5036  dom cdm 5038  ran crn 5039   “ cima 5041  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  ℝcr 9814  0cc0 9815  ℝ*cxr 9952   / cdiv 10563  2c2 10947  ℝ+crp 11708  [,)cico 12048  ∞Metcxmt 19552  ballcbl 19554  MetOpencmopn 19557  TopOnctopon 20518  Filcfil 21459   fLim cflim 21548   fClus cfcls 21550  CauFilccfil 22858 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-iin 4458  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-er 7629  df-map 7746  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-sup 8231  df-inf 8232  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-xneg 11822  df-xadd 11823  df-xmul 11824  df-ico 12052  df-topgen 15927  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-bl 19562  df-mopn 19563  df-fbas 19564  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-cld 20633  df-ntr 20634  df-cls 20635  df-nei 20712  df-fil 21460  df-flim 21553  df-fcls 21555  df-cfil 22861 This theorem is referenced by:  relcmpcmet  22923
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