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Theorem alexsubb

Description: Biconditional form of the Alexander Subbase Theorem alexsub . (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion alexsubb ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp ↔ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B
2 1 iscmp ⊢ topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp ↔ topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Top ∧ ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
3 2 simprbi ⊢ topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp → ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
4 simpr ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X = ⋃ B
5 elex ⊢ X ∈ UFL → X ∈ V
6 5 adantr ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X ∈ V
7 4 6 eqeltrrd ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ⋃ B ∈ V
8 uniexb ⊢ B ∈ V ↔ ⋃ B ∈ V
9 7 8 sylibr ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → B ∈ V
10 fiuni ⊢ B ∈ V → ⋃ B = ⋃ fi ⁡ B
11 9 10 syl ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ⋃ B = ⋃ fi ⁡ B
12 fibas ⊢ fi ⁡ B ∈ TopBases
13 unitg ⊢ fi ⁡ B ∈ TopBases → ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ fi ⁡ B
14 12 13 mp1i ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ fi ⁡ B
15 11 4 14 3eqtr4d ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X = ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B
16 15 eqeq1d ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X = ⋃ x ↔ ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x
17 15 eqeq1d ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X = ⋃ y ↔ ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
18 17 rexbidv ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ↔ ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
19 16 18 imbi12d ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ↔ ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
20 19 ralbidv ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ↔ ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y
21 ssfii ⊢ B ∈ V → B ⊆ fi ⁡ B
22 9 21 syl ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → B ⊆ fi ⁡ B
23 bastg ⊢ fi ⁡ B ∈ TopBases → fi ⁡ B ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ B
24 12 23 ax-mp ⊢ fi ⁡ B ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ B
25 22 24 sstrdi ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → B ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ B
26 25 sspwd ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → 𝒫 B ⊆ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B
27 ssralv ⊢ 𝒫 B ⊆ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B → ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y
28 26 27 syl ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y
29 20 28 sylbird ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ∀ x ∈ 𝒫 topGen ⁡ fi ⁡ B ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin ⋃ topGen ⁡ fi ⁡ B = ⋃ y → ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y
30 3 29 syl5 ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp → ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y
31 simpll ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → X ∈ UFL
32 simplr ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → X = ⋃ B
33 eqidd ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → topGen ⁡ fi ⁡ B = topGen ⁡ fi ⁡ B
34 velpw ⊢ z ∈ 𝒫 B ↔ z ⊆ B
35 unieq ⊢ x = z → ⋃ x = ⋃ z
36 35 eqeq2d ⊢ x = z → X = ⋃ x ↔ X = ⋃ z
37 pweq ⊢ x = z → 𝒫 x = 𝒫 z
38 37 ineq1d ⊢ x = z → 𝒫 x ∩ Fin = 𝒫 z ∩ Fin
39 38 rexeqdv ⊢ x = z → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ↔ ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
40 36 39 imbi12d ⊢ x = z → X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ↔ X = ⋃ z → ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
41 40 rspccv ⊢ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → z ∈ 𝒫 B → X = ⋃ z → ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
42 41 adantl ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → z ∈ 𝒫 B → X = ⋃ z → ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
43 34 42 biimtrrid ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → z ⊆ B → X = ⋃ z → ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
44 43 imp32 ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ∧ z ⊆ B ∧ X = ⋃ z → ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y
45 unieq ⊢ y = w → ⋃ y = ⋃ w
46 45 eqeq2d ⊢ y = w → X = ⋃ y ↔ X = ⋃ w
47 46 cbvrexvw ⊢ ∃ y ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ y ↔ ∃ w ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ w
48 44 47 sylib ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y ∧ z ⊆ B ∧ X = ⋃ z → ∃ w ∈ 𝒫 z ∩ Fin X = ⋃ w
49 31 32 33 48 alexsub ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B ∧ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp
50 49 ex ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y → topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp
51 30 50 impbid ⊢ X ∈ UFL ∧ X = ⋃ B → topGen ⁡ fi ⁡ B ∈ Comp ↔ ∀ x ∈ 𝒫 B X = ⋃ x → ∃ y ∈ 𝒫 x ∩ Fin X = ⋃ y