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Theorem ordtbas 16978
Description: In a total order, the finite intersections of the open rays generates the set of open intervals, but no more - these four collections form a subbasis for the order topology. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ordtval.1  |-  X  =  dom  R
ordtval.2  |-  A  =  ran  ( x  e.  X  |->  { y  e.  X  |  -.  y R x } )
ordtval.3  |-  B  =  ran  ( x  e.  X  |->  { y  e.  X  |  -.  x R y } )
ordtval.4  |-  C  =  ran  ( a  e.  X ,  b  e.  X  |->  { y  e.  X  |  ( -.  y R a  /\  -.  b R y ) } )
Assertion
Ref Expression
ordtbas  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  =  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  u.  C ) )
Distinct variable groups:    a, b, A    x, a, y, R, b    X, a, b, x, y    B, a, b
Allowed substitution hints:    A( x, y)    B( x, y)    C( x, y, a, b)

Proof of Theorem ordtbas
Dummy variables  m  n  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 snex 4253 . . . . . 6  |-  { X }  e.  _V
2 ssun2 3373 . . . . . . 7  |-  ( A  u.  B )  C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )
3 ordtval.1 . . . . . . . . . 10  |-  X  =  dom  R
4 ordtval.2 . . . . . . . . . 10  |-  A  =  ran  ( x  e.  X  |->  { y  e.  X  |  -.  y R x } )
5 ordtval.3 . . . . . . . . . 10  |-  B  =  ran  ( x  e.  X  |->  { y  e.  X  |  -.  x R y } )
63, 4, 5ordtuni 16976 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  X  =  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )
7 dmexg 4976 . . . . . . . . . 10  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  dom  R  e.  _V )
83, 7syl5eqel 2400 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  X  e.  _V )
96, 8eqeltrrd 2391 . . . . . . . 8  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  e. 
_V )
10 uniexb 4600 . . . . . . . 8  |-  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  e.  _V  <->  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  e.  _V )
119, 10sylibr 203 . . . . . . 7  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  e. 
_V )
12 ssexg 4197 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  u.  B
)  C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
)  /\  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
)  e.  _V )  ->  ( A  u.  B
)  e.  _V )
132, 11, 12sylancr 644 . . . . . 6  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( A  u.  B )  e.  _V )
14 elfiun 7228 . . . . . 6  |-  ( ( { X }  e.  _V  /\  ( A  u.  B )  e.  _V )  ->  ( z  e.  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) )  <->  ( z  e.  ( fi `  { X } )  \/  z  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
)  \/  E. m  e.  ( fi `  { X } ) E. n  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
) z  =  ( m  i^i  n ) ) ) )
151, 13, 14sylancr 644 . . . . 5  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( z  e.  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) )  <->  ( z  e.  ( fi `  { X } )  \/  z  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
)  \/  E. m  e.  ( fi `  { X } ) E. n  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
) z  =  ( m  i^i  n ) ) ) )
16 fisn 7225 . . . . . . . . 9  |-  ( fi
`  { X }
)  =  { X }
17 ssun1 3372 . . . . . . . . 9  |-  { X }  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C ) )
1816, 17eqsstri 3242 . . . . . . . 8  |-  ( fi
`  { X }
)  C_  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) )
1918sseli 3210 . . . . . . 7  |-  ( z  e.  ( fi `  { X } )  -> 
z  e.  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) ) )
2019a1i 10 . . . . . 6  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( z  e.  ( fi `  { X } )  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
21 ssun2 3373 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  u.  B )  u.  C )  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) )
22 ordtval.4 . . . . . . . . . 10  |-  C  =  ran  ( a  e.  X ,  b  e.  X  |->  { y  e.  X  |  ( -.  y R a  /\  -.  b R y ) } )
233, 4, 5, 22ordtbas2 16977 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( A  u.  B
) )  =  ( ( A  u.  B
)  u.  C ) )
2423sseq1d 3239 . . . . . . . 8  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( ( fi
`  ( A  u.  B ) )  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) )  <->  ( ( A  u.  B )  u.  C )  C_  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) ) ) )
2521, 24mpbiri 224 . . . . . . 7  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( A  u.  B
) )  C_  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) ) )
2625sseld 3213 . . . . . 6  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( z  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
)  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
27 fipwuni 7224 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( fi
`  ( A  u.  B ) )  C_  ~P U. ( A  u.  B )
2827sseli 3210 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ( fi `  ( A  u.  B
) )  ->  n  e.  ~P U. ( A  u.  B ) )
29 elpwi 3667 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ~P U. ( A  u.  B )  ->  n  C_  U. ( A  u.  B )
)
3028, 29syl 15 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  e.  ( fi `  ( A  u.  B
) )  ->  n  C_ 
U. ( A  u.  B ) )
3130ad2antll 709 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  n  C_ 
U. ( A  u.  B ) )
32 uniss 3885 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( A  u.  B ) 
C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  ->  U. ( A  u.  B
)  C_  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) )
332, 32ax-mp 8 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  U. ( A  u.  B )  C_ 
U. ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )
3433, 6syl5sseqr 3261 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  U. ( A  u.  B )  C_  X
)
3534adantr 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  U. ( A  u.  B )  C_  X )
3631, 35sstrd 3223 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  n  C_  X )
37 simprl 732 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  m  e.  ( fi `  { X } ) )
3837, 16syl6eleq 2406 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  m  e.  { X } )
39 elsni 3698 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( m  e.  { X }  ->  m  =  X )
4038, 39syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  m  =  X )
4136, 40sseqtr4d 3249 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  n  C_  m )
42 dfss1 3407 . . . . . . . . . 10  |-  ( n 
C_  m  <->  ( m  i^i  n )  =  n )
4341, 42sylib 188 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  (
m  i^i  n )  =  n )
4425sselda 3214 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
) )  ->  n  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
4544adantrl 696 . . . . . . . . 9  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  n  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
4643, 45eqeltrd 2390 . . . . . . . 8  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  (
m  i^i  n )  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
47 eleq1 2376 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  ( m  i^i  n )  ->  (
z  e.  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) )  <->  ( m  i^i  n )  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
4846, 47syl5ibrcom 213 . . . . . . 7  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  (
z  =  ( m  i^i  n )  -> 
z  e.  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) ) ) )
4948rexlimdvva 2708 . . . . . 6  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( E. m  e.  ( fi `  { X } ) E. n  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
) z  =  ( m  i^i  n )  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
5020, 26, 493jaod 1246 . . . . 5  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( ( z  e.  ( fi `  { X } )  \/  z  e.  ( fi
`  ( A  u.  B ) )  \/ 
E. m  e.  ( fi `  { X } ) E. n  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
) z  =  ( m  i^i  n ) )  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
5115, 50sylbid 206 . . . 4  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( z  e.  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) )  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
5251ssrdv 3219 . . 3  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
53 ssun1 3372 . . . . 5  |-  { X }  C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )
54 ssfii 7217 . . . . . 6  |-  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  e.  _V  ->  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) ) ) )
5511, 54syl 15 . . . . 5  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
5653, 55syl5ss 3224 . . . 4  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  { X }  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
57 fiss 7222 . . . . . 6  |-  ( ( ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  e.  _V  /\  ( A  u.  B
)  C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) )  ->  ( fi `  ( A  u.  B ) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
5811, 2, 57sylancl 643 . . . . 5  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( A  u.  B
) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) ) ) )
5923, 58eqsstr3d 3247 . . . 4  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( ( A  u.  B )  u.  C )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) ) ) )
6056, 59unssd 3385 . . 3  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C ) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
6152, 60eqssd 3230 . 2  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  =  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
62 unass 3366 . 2  |-  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  u.  C
)  =  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) )
6361, 62syl6eqr 2366 1  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  =  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  u.  C ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    \/ w3o 933    = wceq 1633    e. wcel 1701   E.wrex 2578   {crab 2581   _Vcvv 2822    u. cun 3184    i^i cin 3185    C_ wss 3186   ~Pcpw 3659   {csn 3674   U.cuni 3864   class class class wbr 4060    e. cmpt 4114   dom cdm 4726   ran crn 4727   ` cfv 5292    e. cmpt2 5902   ficfi 7209    TosetRel ctsr 14351
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1537  ax-5 1548  ax-17 1607  ax-9 1645  ax-8 1666  ax-13 1703  ax-14 1705  ax-6 1720  ax-7 1725  ax-11 1732  ax-12 1897  ax-ext 2297  ax-sep 4178  ax-nul 4186  ax-pow 4225  ax-pr 4251  ax-un 4549
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1533  df-nf 1536  df-sb 1640  df-eu 2180  df-mo 2181  df-clab 2303  df-cleq 2309  df-clel 2312  df-nfc 2441  df-ne 2481  df-ral 2582  df-rex 2583  df-reu 2584  df-rab 2586  df-v 2824  df-sbc 3026  df-csb 3116  df-dif 3189  df-un 3191  df-in 3193  df-ss 3200  df-pss 3202  df-nul 3490  df-if 3600  df-pw 3661  df-sn 3680  df-pr 3681  df-tp 3682  df-op 3683  df-uni 3865  df-int 3900  df-iun 3944  df-br 4061  df-opab 4115  df-mpt 4116  df-tr 4151  df-eprel 4342  df-id 4346  df-po 4351  df-so 4352  df-fr 4389  df-we 4391  df-ord 4432  df-on 4433  df-lim 4434  df-suc 4435  df-om 4694  df-xp 4732  df-rel 4733  df-cnv 4734  df-co 4735  df-dm 4736  df-rn 4737  df-res 4738  df-ima 4739  df-iota 5256  df-fun 5294  df-fn 5295  df-f 5296  df-f1 5297  df-fo 5298  df-f1o 5299  df-fv 5300  df-ov 5903  df-oprab 5904  df-mpt2 5905  df-1st 6164  df-2nd 6165  df-recs 6430  df-rdg 6465  df-1o 6521  df-oadd 6525  df-er 6702  df-en 6907  df-fin 6910  df-fi 7210  df-ps 14355  df-tsr 14356
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