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Theorem ordtbas 16922
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 4216 . . . . . 6  |-  { X }  e.  _V
2 ssun2 3339 . . . . . . 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 16920 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  X  =  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )
7 dmexg 4939 . . . . . . . . . 10  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  dom  R  e.  _V )
83, 7syl5eqel 2367 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  X  e.  _V )
96, 8eqeltrrd 2358 . . . . . . . 8  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  U. ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )  e. 
_V )
10 uniexb 4563 . . . . . . . 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 4160 . . . . . . 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 7183 . . . . . 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 7180 . . . . . . . . 9  |-  ( fi
`  { X }
)  =  { X }
17 ssun1 3338 . . . . . . . . 9  |-  { X }  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C ) )
1816, 17eqsstri 3208 . . . . . . . 8  |-  ( fi
`  { X }
)  C_  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) )
1918sseli 3176 . . . . . . 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 3339 . . . . . . . 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 16921 . . . . . . . . 9  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( A  u.  B
) )  =  ( ( A  u.  B
)  u.  C ) )
2423sseq1d 3205 . . . . . . . 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 3179 . . . . . 6  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( z  e.  ( fi `  ( A  u.  B )
)  ->  z  e.  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) ) )
27 fipwuni 7179 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( fi
`  ( A  u.  B ) )  C_  ~P U. ( A  u.  B )
2827sseli 3176 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  ( fi `  ( A  u.  B
) )  ->  n  e.  ~P U. ( A  u.  B ) )
29 elpwi 3633 . . . . . . . . . . . . . 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 3848 . . . . . . . . . . . . . . 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 3227 . . . . . . . . . . . . 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 3189 . . . . . . . . . . 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 2373 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  m  e.  { X } )
39 elsni 3664 . . . . . . . . . . . 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 3215 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( R  e.  TosetRel  /\  (
m  e.  ( fi
`  { X }
)  /\  n  e.  ( fi `  ( A  u.  B ) ) ) )  ->  n  C_  m )
42 dfss1 3373 . . . . . . . . . 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 3180 . . . . . . . . . 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 2357 . . . . . . . 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 2343 . . . . . . . 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 2674 . . . . . 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 3185 . . 3  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  C_  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
53 ssun1 3338 . . . . 5  |-  { X }  C_  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) )
54 ssfii 7172 . . . . . 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 3190 . . . 4  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  { X }  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
57 fiss 7177 . . . . . 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 3213 . . . 4  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( ( A  u.  B )  u.  C )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B ) ) ) )
6056, 59unssd 3351 . . 3  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C ) )  C_  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B )
) ) )
6152, 60eqssd 3196 . 2  |-  ( R  e.  TosetRel  ->  ( fi `  ( { X }  u.  ( A  u.  B
) ) )  =  ( { X }  u.  ( ( A  u.  B )  u.  C
) ) )
62 unass 3332 . 2  |-  ( ( { X }  u.  ( A  u.  B
) )  u.  C
)  =  ( { X }  u.  (
( A  u.  B
)  u.  C ) )
6361, 62syl6eqr 2333 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 1623    e. wcel 1684   E.wrex 2544   {crab 2547   _Vcvv 2788    u. cun 3150    i^i cin 3151    C_ wss 3152   ~Pcpw 3625   {csn 3640   U.cuni 3827   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   dom cdm 4689   ran crn 4690   ` cfv 5255    e. cmpt2 5860   ficfi 7164    TosetRel ctsr 14302
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-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-3or 935  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-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  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-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-oadd 6483  df-er 6660  df-en 6864  df-fin 6867  df-fi 7165  df-ps 14306  df-tsr 14307
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