Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  haust1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem haust1 20966
 Description: A Hausdorff space is a T1 space. (Contributed by FL, 11-Jun-2007.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 24-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
haust1 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ Fre)

Proof of Theorem haust1
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2610 . . . . . . . . 9 𝐽 = 𝐽
21hausnei 20942 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑧𝐽𝑤𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))
3 simprr1 1102 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → 𝑥𝑧)
4 noel 3878 . . . . . . . . . . . . 13 ¬ 𝑦 ∈ ∅
5 simprr3 1104 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → (𝑧𝑤) = ∅)
65eleq2d 2673 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → (𝑦 ∈ (𝑧𝑤) ↔ 𝑦 ∈ ∅))
74, 6mtbiri 316 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → ¬ 𝑦 ∈ (𝑧𝑤))
8 simprr2 1103 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → 𝑦𝑤)
9 elin 3758 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ (𝑧𝑤) ↔ (𝑦𝑧𝑦𝑤))
109simplbi2com 655 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦𝑤 → (𝑦𝑧𝑦 ∈ (𝑧𝑤)))
118, 10syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → (𝑦𝑧𝑦 ∈ (𝑧𝑤)))
127, 11mtod 188 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → ¬ 𝑦𝑧)
133, 12jca 553 . . . . . . . . . 10 ((((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) ∧ (𝑤𝐽 ∧ (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅))) → (𝑥𝑧 ∧ ¬ 𝑦𝑧))
1413rexlimdvaa 3014 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) ∧ 𝑧𝐽) → (∃𝑤𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅) → (𝑥𝑧 ∧ ¬ 𝑦𝑧)))
1514reximdva 3000 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) → (∃𝑧𝐽𝑤𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑤 ∧ (𝑧𝑤) = ∅) → ∃𝑧𝐽 (𝑥𝑧 ∧ ¬ 𝑦𝑧)))
162, 15mpd 15 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑧𝐽 (𝑥𝑧 ∧ ¬ 𝑦𝑧))
17 rexanali 2981 . . . . . . 7 (∃𝑧𝐽 (𝑥𝑧 ∧ ¬ 𝑦𝑧) ↔ ¬ ∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧))
1816, 17sylib 207 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽𝑥𝑦)) → ¬ ∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧))
19183exp2 1277 . . . . 5 (𝐽 ∈ Haus → (𝑥 𝐽 → (𝑦 𝐽 → (𝑥𝑦 → ¬ ∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧)))))
2019imp32 448 . . . 4 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝑥𝑦 → ¬ ∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧)))
2120necon4ad 2801 . . 3 ((𝐽 ∈ Haus ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
2221ralrimivva 2954 . 2 (𝐽 ∈ Haus → ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
23 haustop 20945 . . . 4 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ Top)
241toptopon 20548 . . . 4 (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘ 𝐽))
2523, 24sylib 207 . . 3 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ (TopOn‘ 𝐽))
26 ist1-2 20961 . . 3 (𝐽 ∈ (TopOn‘ 𝐽) → (𝐽 ∈ Fre ↔ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦)))
2725, 26syl 17 . 2 (𝐽 ∈ Haus → (𝐽 ∈ Fre ↔ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦)))
2822, 27mpbird 246 1 (𝐽 ∈ Haus → 𝐽 ∈ Fre)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897   ∩ cin 3539  ∅c0 3874  ∪ cuni 4372  ‘cfv 5804  Topctop 20517  TopOnctopon 20518  Frect1 20921  Hauscha 20922 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-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  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-ral 2901  df-rex 2902  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-op 4132  df-uni 4373  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-id 4953  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fv 5812  df-topgen 15927  df-top 20521  df-topon 20523  df-cld 20633  df-t1 20928  df-haus 20929 This theorem is referenced by:  sncld  20985  ishaus3  21436  reghaus  21438  nrmhaus  21439  tgpt1  21731  metreg  22474  ipasslem8  27076  sitmcl  29740  onint1  31618  oninhaus  31619  poimirlem30  32609
 Copyright terms: Public domain W3C validator