Metamath Proof Explorer


Theorem 2ndc1stc

Description: A second-countable space is first-countable. (Contributed by Jeff Hankins, 17-Jan-2010)

Ref Expression
Assertion 2ndc1stc ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 → J ∈ 1 st 𝜔

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2ndctop ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 → J ∈ Top
2 is2ndc ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 ↔ ∃ b ∈ TopBases b ≼ ω ∧ topGen ⁡ b = J
3 ssrab2 ⊢ q ∈ b | x ∈ q ⊆ b
4 bastg ⊢ b ∈ TopBases → b ⊆ topGen ⁡ b
5 4 3ad2ant1 ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → b ⊆ topGen ⁡ b
6 3 5 sstrid ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → q ∈ b | x ∈ q ⊆ topGen ⁡ b
7 fvex ⊢ topGen ⁡ b ∈ V
8 7 elpw2 ⊢ q ∈ b | x ∈ q ∈ 𝒫 topGen ⁡ b ↔ q ∈ b | x ∈ q ⊆ topGen ⁡ b
9 6 8 sylibr ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → q ∈ b | x ∈ q ∈ 𝒫 topGen ⁡ b
10 vex ⊢ b ∈ V
11 ssdomg ⊢ b ∈ V → q ∈ b | x ∈ q ⊆ b → q ∈ b | x ∈ q ≼ b
12 10 3 11 mp2 ⊢ q ∈ b | x ∈ q ≼ b
13 simp2 ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → b ≼ ω
14 domtr ⊢ q ∈ b | x ∈ q ≼ b ∧ b ≼ ω → q ∈ b | x ∈ q ≼ ω
15 12 13 14 sylancr ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → q ∈ b | x ∈ q ≼ ω
16 eltg2b ⊢ b ∈ TopBases → o ∈ topGen ⁡ b ↔ ∀ y ∈ o ∃ t ∈ b y ∈ t ∧ t ⊆ o
17 16 3ad2ant1 ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → o ∈ topGen ⁡ b ↔ ∀ y ∈ o ∃ t ∈ b y ∈ t ∧ t ⊆ o
18 elequ1 ⊢ y = x → y ∈ t ↔ x ∈ t
19 18 anbi1d ⊢ y = x → y ∈ t ∧ t ⊆ o ↔ x ∈ t ∧ t ⊆ o
20 19 rexbidv ⊢ y = x → ∃ t ∈ b y ∈ t ∧ t ⊆ o ↔ ∃ t ∈ b x ∈ t ∧ t ⊆ o
21 20 rspccv ⊢ ∀ y ∈ o ∃ t ∈ b y ∈ t ∧ t ⊆ o → x ∈ o → ∃ t ∈ b x ∈ t ∧ t ⊆ o
22 id ⊢ t ∈ b ∧ x ∈ t → t ∈ b ∧ x ∈ t
23 22 adantrr ⊢ t ∈ b ∧ x ∈ t ∧ t ⊆ o → t ∈ b ∧ x ∈ t
24 elequ2 ⊢ q = t → x ∈ q ↔ x ∈ t
25 24 elrab ⊢ t ∈ q ∈ b | x ∈ q ↔ t ∈ b ∧ x ∈ t
26 23 25 sylibr ⊢ t ∈ b ∧ x ∈ t ∧ t ⊆ o → t ∈ q ∈ b | x ∈ q
27 simprr ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b ∧ t ∈ b ∧ x ∈ t ∧ t ⊆ o → x ∈ t ∧ t ⊆ o
28 elequ2 ⊢ p = t → x ∈ p ↔ x ∈ t
29 sseq1 ⊢ p = t → p ⊆ o ↔ t ⊆ o
30 28 29 anbi12d ⊢ p = t → x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ x ∈ t ∧ t ⊆ o
31 30 rspcev ⊢ t ∈ q ∈ b | x ∈ q ∧ x ∈ t ∧ t ⊆ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
32 26 27 31 syl2an2 ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b ∧ t ∈ b ∧ x ∈ t ∧ t ⊆ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
33 32 rexlimdvaa ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∃ t ∈ b x ∈ t ∧ t ⊆ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
34 21 33 syl9r ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∀ y ∈ o ∃ t ∈ b y ∈ t ∧ t ⊆ o → x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
35 17 34 sylbid ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → o ∈ topGen ⁡ b → x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
36 35 ralrimiv ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
37 breq1 ⊢ s = q ∈ b | x ∈ q → s ≼ ω ↔ q ∈ b | x ∈ q ≼ ω
38 rexeq ⊢ s = q ∈ b | x ∈ q → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
39 38 imbi2d ⊢ s = q ∈ b | x ∈ q → x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
40 39 ralbidv ⊢ s = q ∈ b | x ∈ q → ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
41 37 40 anbi12d ⊢ s = q ∈ b | x ∈ q → s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ q ∈ b | x ∈ q ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o
42 41 rspcev ⊢ q ∈ b | x ∈ q ∈ 𝒫 topGen ⁡ b ∧ q ∈ b | x ∈ q ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ q ∈ b | x ∈ q x ∈ p ∧ p ⊆ o → ∃ s ∈ 𝒫 topGen ⁡ b s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
43 9 15 36 42 syl12anc ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω ∧ x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∃ s ∈ 𝒫 topGen ⁡ b s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
44 43 3expia ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω → x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∃ s ∈ 𝒫 topGen ⁡ b s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
45 unieq ⊢ topGen ⁡ b = J → ⋃ topGen ⁡ b = ⋃ J
46 45 eleq2d ⊢ topGen ⁡ b = J → x ∈ ⋃ topGen ⁡ b ↔ x ∈ ⋃ J
47 pweq ⊢ topGen ⁡ b = J → 𝒫 topGen ⁡ b = 𝒫 J
48 raleq ⊢ topGen ⁡ b = J → ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
49 48 anbi2d ⊢ topGen ⁡ b = J → s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
50 47 49 rexeqbidv ⊢ topGen ⁡ b = J → ∃ s ∈ 𝒫 topGen ⁡ b s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
51 46 50 imbi12d ⊢ topGen ⁡ b = J → x ∈ ⋃ topGen ⁡ b → ∃ s ∈ 𝒫 topGen ⁡ b s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ topGen ⁡ b x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o ↔ x ∈ ⋃ J → ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
52 44 51 syl5ibcom ⊢ b ∈ TopBases ∧ b ≼ ω → topGen ⁡ b = J → x ∈ ⋃ J → ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
53 52 expimpd ⊢ b ∈ TopBases → b ≼ ω ∧ topGen ⁡ b = J → x ∈ ⋃ J → ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
54 53 rexlimiv ⊢ ∃ b ∈ TopBases b ≼ ω ∧ topGen ⁡ b = J → x ∈ ⋃ J → ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
55 2 54 sylbi ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 → x ∈ ⋃ J → ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
56 55 ralrimiv ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 → ∀ x ∈ ⋃ J ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
57 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
58 57 is1stc2 ⊢ J ∈ 1 st 𝜔 ↔ J ∈ Top ∧ ∀ x ∈ ⋃ J ∃ s ∈ 𝒫 J s ≼ ω ∧ ∀ o ∈ J x ∈ o → ∃ p ∈ s x ∈ p ∧ p ⊆ o
59 1 56 58 sylanbrc ⊢ J ∈ 2 nd 𝜔 → J ∈ 1 st 𝜔