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Theorem cfinfil 17927
Description: Relative complements of the finite parts of an infinite set is a filter. When  A  =  NN the set of the relative complements is called Frechet's filter and is used to define the concept of limit of a sequence. (Contributed by FL, 14-Jul-2008.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
cfinfil  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  { x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  e.  ( Fil `  X
) )
Distinct variable groups:    x, A    x, X
Allowed substitution hint:    V( x)

Proof of Theorem cfinfil
Dummy variables  w  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 difeq2 3461 . . . . . 6  |-  ( x  =  y  ->  ( A  \  x )  =  ( A  \  y
) )
21eleq1d 2504 . . . . 5  |-  ( x  =  y  ->  (
( A  \  x
)  e.  Fin  <->  ( A  \  y )  e.  Fin ) )
32elrab 3094 . . . 4  |-  ( y  e.  { x  e. 
~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <->  ( y  e.  ~P X  /\  ( A  \  y )  e. 
Fin ) )
4 vex 2961 . . . . . 6  |-  y  e. 
_V
54elpw 3807 . . . . 5  |-  ( y  e.  ~P X  <->  y  C_  X )
65anbi1i 678 . . . 4  |-  ( ( y  e.  ~P X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )  <->  ( y  C_  X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
73, 6bitri 242 . . 3  |-  ( y  e.  { x  e. 
~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <->  ( y  C_  X  /\  ( A 
\  y )  e. 
Fin ) )
87a1i 11 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  ( y  e.  {
x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  <-> 
( y  C_  X  /\  ( A  \  y
)  e.  Fin )
) )
9 elex 2966 . . 3  |-  ( X  e.  V  ->  X  e.  _V )
1093ad2ant1 979 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  X  e.  _V )
11 ssdif0 3688 . . . . 5  |-  ( A 
C_  X  <->  ( A  \  X )  =  (/) )
12 0fin 7338 . . . . . 6  |-  (/)  e.  Fin
13 eleq1 2498 . . . . . 6  |-  ( ( A  \  X )  =  (/)  ->  ( ( A  \  X )  e.  Fin  <->  (/)  e.  Fin ) )
1412, 13mpbiri 226 . . . . 5  |-  ( ( A  \  X )  =  (/)  ->  ( A 
\  X )  e. 
Fin )
1511, 14sylbi 189 . . . 4  |-  ( A 
C_  X  ->  ( A  \  X )  e. 
Fin )
16 difeq2 3461 . . . . . . 7  |-  ( y  =  X  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  X
) )
1716eleq1d 2504 . . . . . 6  |-  ( y  =  X  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  X )  e.  Fin ) )
1817sbcieg 3195 . . . . 5  |-  ( X  e.  V  ->  ( [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  X )  e.  Fin ) )
1918biimpar 473 . . . 4  |-  ( ( X  e.  V  /\  ( A  \  X )  e.  Fin )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
2015, 19sylan2 462 . . 3  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
21203adant3 978 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  [. X  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
22 0ex 4341 . . . . . . 7  |-  (/)  e.  _V
23 difeq2 3461 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  (/)  ->  ( A 
\  y )  =  ( A  \  (/) ) )
2423eleq1d 2504 . . . . . . 7  |-  ( y  =  (/)  ->  ( ( A  \  y )  e.  Fin  <->  ( A  \  (/) )  e.  Fin ) )
2522, 24sbcie 3197 . . . . . 6  |-  ( [. (/)  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  (/) )  e. 
Fin )
26 dif0 3700 . . . . . . 7  |-  ( A 
\  (/) )  =  A
2726eleq1i 2501 . . . . . 6  |-  ( ( A  \  (/) )  e. 
Fin 
<->  A  e.  Fin )
2825, 27bitri 242 . . . . 5  |-  ( [. (/)  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  A  e.  Fin )
2928biimpi 188 . . . 4  |-  ( [. (/)  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  ->  A  e.  Fin )
3029con3i 130 . . 3  |-  ( -.  A  e.  Fin  ->  -. 
[. (/)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
31303ad2ant3 981 . 2  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  -.  [. (/)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
32 sscon 3483 . . . . 5  |-  ( w 
C_  z  ->  ( A  \  z )  C_  ( A  \  w
) )
33 ssfi 7331 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  \  w
)  e.  Fin  /\  ( A  \  z
)  C_  ( A  \  w ) )  -> 
( A  \  z
)  e.  Fin )
3433expcom 426 . . . . 5  |-  ( ( A  \  z ) 
C_  ( A  \  w )  ->  (
( A  \  w
)  e.  Fin  ->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
3532, 34syl 16 . . . 4  |-  ( w 
C_  z  ->  (
( A  \  w
)  e.  Fin  ->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
36 vex 2961 . . . . 5  |-  w  e. 
_V
37 difeq2 3461 . . . . . 6  |-  ( y  =  w  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  w
) )
3837eleq1d 2504 . . . . 5  |-  ( y  =  w  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  w )  e.  Fin ) )
3936, 38sbcie 3197 . . . 4  |-  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  w
)  e.  Fin )
40 vex 2961 . . . . 5  |-  z  e. 
_V
41 difeq2 3461 . . . . . 6  |-  ( y  =  z  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  z
) )
4241eleq1d 2504 . . . . 5  |-  ( y  =  z  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  z )  e.  Fin ) )
4340, 42sbcie 3197 . . . 4  |-  ( [. z  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin 
<->  ( A  \  z
)  e.  Fin )
4435, 39, 433imtr4g 263 . . 3  |-  ( w 
C_  z  ->  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  ->  [. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
45443ad2ant3 981 . 2  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  z )  ->  ( [. w  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  ->  [. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
46 difindi 3597 . . . . 5  |-  ( A 
\  ( z  i^i  w ) )  =  ( ( A  \ 
z )  u.  ( A  \  w ) )
47 unfi 7376 . . . . 5  |-  ( ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )  ->  ( ( A  \ 
z )  u.  ( A  \  w ) )  e.  Fin )
4846, 47syl5eqel 2522 . . . 4  |-  ( ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )  ->  ( A  \  (
z  i^i  w )
)  e.  Fin )
4948a1i 11 . . 3  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  X )  ->  ( ( ( A  \  z )  e.  Fin  /\  ( A  \  w )  e. 
Fin )  ->  ( A  \  ( z  i^i  w ) )  e. 
Fin ) )
5043, 39anbi12i 680 . . 3  |-  ( (
[. z  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  /\  [. w  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )  <->  ( ( A  \  z
)  e.  Fin  /\  ( A  \  w
)  e.  Fin )
)
5140inex1 4346 . . . 4  |-  ( z  i^i  w )  e. 
_V
52 difeq2 3461 . . . . 5  |-  ( y  =  ( z  i^i  w )  ->  ( A  \  y )  =  ( A  \  (
z  i^i  w )
) )
5352eleq1d 2504 . . . 4  |-  ( y  =  ( z  i^i  w )  ->  (
( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  ( z  i^i  w
) )  e.  Fin ) )
5451, 53sbcie 3197 . . 3  |-  ( [. ( z  i^i  w
)  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin  <->  ( A  \  ( z  i^i  w
) )  e.  Fin )
5549, 50, 543imtr4g 263 . 2  |-  ( ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  /\  z  C_  X  /\  w  C_  X )  ->  ( ( [. z  /  y ]. ( A  \  y )  e. 
Fin  /\  [. w  / 
y ]. ( A  \ 
y )  e.  Fin )  ->  [. ( z  i^i  w )  /  y ]. ( A  \  y
)  e.  Fin )
)
568, 10, 21, 31, 45, 55isfild 17892 1  |-  ( ( X  e.  V  /\  A  C_  X  /\  -.  A  e.  Fin )  ->  { x  e.  ~P X  |  ( A  \  x )  e.  Fin }  e.  ( Fil `  X
) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 937    = wceq 1653    e. wcel 1726   {crab 2711   _Vcvv 2958   [.wsbc 3163    \ cdif 3319    u. cun 3320    i^i cin 3321    C_ wss 3322   (/)c0 3630   ~Pcpw 3801   ` cfv 5456   Fincfn 7111   Filcfil 17879
This theorem is referenced by:  ufinffr  17963
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405  ax-un 4703
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-int 4053  df-iun 4097  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-tr 4305  df-eprel 4496  df-id 4500  df-po 4505  df-so 4506  df-fr 4543  df-we 4545  df-ord 4586  df-on 4587  df-lim 4588  df-suc 4589  df-om 4848  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fn 5459  df-f 5460  df-f1 5461  df-fo 5462  df-f1o 5463  df-fv 5464  df-ov 6086  df-oprab 6087  df-mpt2 6088  df-recs 6635  df-rdg 6670  df-oadd 6730  df-er 6907  df-en 7112  df-fin 7115  df-fbas 16701  df-fil 17880
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