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Theorem clsval2 16787
Description: Express closure in terms of interior. (Contributed by NM, 10-Sep-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 11-Nov-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
clscld.1  |-  X  = 
U. J
Assertion
Ref Expression
clsval2  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( cls `  J
) `  S )  =  ( X  \ 
( ( int `  J
) `  ( X  \  S ) ) ) )

Proof of Theorem clsval2
Dummy variables  x  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-rab 2552 . . . . . 6  |-  { z  e.  ( Clsd `  J
)  |  S  C_  z }  =  {
z  |  ( z  e.  ( Clsd `  J
)  /\  S  C_  z
) }
2 clscld.1 . . . . . . . . . . . . 13  |-  X  = 
U. J
32cldopn 16768 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  ( Clsd `  J
)  ->  ( X  \  z )  e.  J
)
43ad2antrl 708 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( X  \  z )  e.  J
)
5 sscon 3310 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( S 
C_  z  ->  ( X  \  z )  C_  ( X  \  S ) )
65ad2antll 709 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( X  \  z )  C_  ( X  \  S ) )
72topopn 16652 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( J  e.  Top  ->  X  e.  J )
8 difexg 4162 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( X  e.  J  ->  ( X  \  z )  e. 
_V )
9 elpwg 3632 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( X  \  z )  e.  _V  ->  (
( X  \  z
)  e.  ~P ( X  \  S )  <->  ( X  \  z )  C_  ( X  \  S ) ) )
107, 8, 93syl 18 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( J  e.  Top  ->  (
( X  \  z
)  e.  ~P ( X  \  S )  <->  ( X  \  z )  C_  ( X  \  S ) ) )
1110ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( ( X  \  z )  e. 
~P ( X  \  S )  <->  ( X  \  z )  C_  ( X  \  S ) ) )
126, 11mpbird 223 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( X  \  z )  e.  ~P ( X  \  S ) )
13 elin 3358 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( X  \  z )  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) )  <->  ( ( X  \  z )  e.  J  /\  ( X 
\  z )  e. 
~P ( X  \  S ) ) )
144, 12, 13sylanbrc 645 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( X  \  z )  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) )
152cldss 16766 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( z  e.  ( Clsd `  J
)  ->  z  C_  X )
1615ad2antrl 708 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  z  C_  X )
17 dfss4 3403 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z 
C_  X  <->  ( X  \  ( X  \  z
) )  =  z )
1816, 17sylib 188 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  ( X  \  ( X  \  z
) )  =  z )
1918eqcomd 2288 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  z  =  ( X  \  ( X  \  z ) ) )
20 difeq2 3288 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  ( X  \ 
z )  ->  ( X  \  x )  =  ( X  \  ( X  \  z ) ) )
2120eqeq2d 2294 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  ( X  \ 
z )  ->  (
z  =  ( X 
\  x )  <->  z  =  ( X  \  ( X  \  z ) ) ) )
2221rspcev 2884 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( X  \  z
)  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) )  /\  z  =  ( X  \  ( X 
\  z ) ) )  ->  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) )
2314, 19, 22syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  ( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) )  ->  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) )
2423ex 423 . . . . . . . 8  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( z  e.  ( Clsd `  J
)  /\  S  C_  z
)  ->  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) ) )
25 simpl 443 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  J  e.  Top )
26 elin 3358 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) )  <->  ( x  e.  J  /\  x  e.  ~P ( X  \  S ) ) )
2726simplbi 446 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) )  ->  x  e.  J )
282opncld 16770 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( J  e.  Top  /\  x  e.  J )  ->  ( X  \  x
)  e.  ( Clsd `  J ) )
2925, 27, 28syl2an 463 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  ( X  \  x )  e.  (
Clsd `  J )
)
3026simprbi 450 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) )  ->  x  e.  ~P ( X  \  S ) )
3130adantl 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  x  e.  ~P ( X  \  S
) )
32 elpwi 3633 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  ~P ( X 
\  S )  ->  x  C_  ( X  \  S ) )
3331, 32syl 15 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  x  C_  ( X  \  S ) )
34 difss 3303 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( X 
\  S )  C_  X
3533, 34syl6ss 3191 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  x  C_  X
)
36 simplr 731 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  S  C_  X
)
37 ssconb 3309 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  C_  X  /\  S  C_  X )  -> 
( x  C_  ( X  \  S )  <->  S  C_  ( X  \  x ) ) )
3835, 36, 37syl2anc 642 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  ( x  C_  ( X  \  S
)  <->  S  C_  ( X 
\  x ) ) )
3933, 38mpbid 201 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  S  C_  ( X  \  x ) )
4029, 39jca 518 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  ( ( X  \  x )  e.  ( Clsd `  J
)  /\  S  C_  ( X  \  x ) ) )
41 eleq1 2343 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  ( X  \  x )  ->  (
z  e.  ( Clsd `  J )  <->  ( X  \  x )  e.  (
Clsd `  J )
) )
42 sseq2 3200 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  =  ( X  \  x )  ->  ( S  C_  z  <->  S  C_  ( X  \  x ) ) )
4341, 42anbi12d 691 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( X  \  x )  ->  (
( z  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  z )  <-> 
( ( X  \  x )  e.  (
Clsd `  J )  /\  S  C_  ( X 
\  x ) ) ) )
4440, 43syl5ibrcom 213 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  /\  x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) )  ->  ( z  =  ( X  \  x )  ->  (
z  e.  ( Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) ) )
4544rexlimdva 2667 . . . . . . . 8  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x )  ->  ( z  e.  ( Clsd `  J
)  /\  S  C_  z
) ) )
4624, 45impbid 183 . . . . . . 7  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( z  e.  ( Clsd `  J
)  /\  S  C_  z
)  <->  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X 
\  x ) ) )
4746abbidv 2397 . . . . . 6  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  { z  |  ( z  e.  ( Clsd `  J )  /\  S  C_  z ) }  =  { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) } )
481, 47syl5eq 2327 . . . . 5  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  { z  e.  (
Clsd `  J )  |  S  C_  z }  =  { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X 
\  x ) } )
4948inteqd 3867 . . . 4  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  |^| { z  e.  (
Clsd `  J )  |  S  C_  z }  =  |^| { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) } )
50 difexg 4162 . . . . . . 7  |-  ( X  e.  J  ->  ( X  \  x )  e. 
_V )
5150ralrimivw 2627 . . . . . 6  |-  ( X  e.  J  ->  A. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x )  e.  _V )
52 dfiin2g 3936 . . . . . 6  |-  ( A. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x )  e.  _V  ->  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x )  =  |^| { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) } )
537, 51, 523syl 18 . . . . 5  |-  ( J  e.  Top  ->  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x )  =  |^| { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) } )
5453adantr 451 . . . 4  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) ( X  \  x
)  =  |^| { z  |  E. x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) z  =  ( X  \  x ) } )
5549, 54eqtr4d 2318 . . 3  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  |^| { z  e.  (
Clsd `  J )  |  S  C_  z }  =  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x
) )
562clsval 16774 . . 3  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( cls `  J
) `  S )  =  |^| { z  e.  ( Clsd `  J
)  |  S  C_  z } )
57 uniiun 3955 . . . . . 6  |-  U. ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) )  =  U_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) x
5857difeq2i 3291 . . . . 5  |-  ( X 
\  U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) ) )  =  ( X  \  U_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) x )
5958a1i 10 . . . 4  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( X  \  U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) )  =  ( X 
\  U_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) x ) )
60 0opn 16650 . . . . . . 7  |-  ( J  e.  Top  ->  (/)  e.  J
)
6160adantr 451 . . . . . 6  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  (/) 
e.  J )
62 0elpw 4180 . . . . . . 7  |-  (/)  e.  ~P ( X  \  S )
6362a1i 10 . . . . . 6  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  (/) 
e.  ~P ( X  \  S ) )
64 elin 3358 . . . . . 6  |-  ( (/)  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) )  <->  ( (/)  e.  J  /\  (/)  e.  ~P ( X  \  S ) ) )
6561, 63, 64sylanbrc 645 . . . . 5  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  (/) 
e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) ) )
66 ne0i 3461 . . . . 5  |-  ( (/)  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) )  ->  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) )  =/=  (/) )
67 iindif2 3971 . . . . 5  |-  ( ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) )  =/=  (/)  ->  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x )  =  ( X  \  U_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) x ) )
6865, 66, 673syl 18 . . . 4  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  ->  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X 
\  S ) ) ( X  \  x
)  =  ( X 
\  U_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) x ) )
6959, 68eqtr4d 2318 . . 3  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( X  \  U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) )  =  |^|_ x  e.  ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ( X  \  x ) )
7055, 56, 693eqtr4d 2325 . 2  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( cls `  J
) `  S )  =  ( X  \  U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ) )
7134a1i 10 . . . 4  |-  ( S 
C_  X  ->  ( X  \  S )  C_  X )
722ntrval 16773 . . . 4  |-  ( ( J  e.  Top  /\  ( X  \  S ) 
C_  X )  -> 
( ( int `  J
) `  ( X  \  S ) )  = 
U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) ) )
7371, 72sylan2 460 . . 3  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( int `  J
) `  ( X  \  S ) )  = 
U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S
) ) )
7473difeq2d 3294 . 2  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( X  \  (
( int `  J
) `  ( X  \  S ) ) )  =  ( X  \  U. ( J  i^i  ~P ( X  \  S ) ) ) )
7570, 74eqtr4d 2318 1  |-  ( ( J  e.  Top  /\  S  C_  X )  -> 
( ( cls `  J
) `  S )  =  ( X  \ 
( ( int `  J
) `  ( X  \  S ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   {cab 2269    =/= wne 2446   A.wral 2543   E.wrex 2544   {crab 2547   _Vcvv 2788    \ cdif 3149    i^i cin 3151    C_ wss 3152   (/)c0 3455   ~Pcpw 3625   U.cuni 3827   |^|cint 3862   U_ciun 3905   |^|_ciin 3906   ` cfv 5255   Topctop 16631   Clsdccld 16753   intcnt 16754   clsccl 16755
This theorem is referenced by:  ntrval2  16788  clsdif  16790  cmclsopn  16799  bcth3  18753
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-id 4309  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-top 16636  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758
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