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Theorem cctop

Description: The countable complement topology on a set A . Example 4 in Munkres p. 77. (Contributed by FL, 23-Aug-2006) (Revised by Mario Carneiro, 13-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cctop ⊢ A ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ TopOn ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 difeq2 ⊢ x = ⋃ y → A ∖ x = A ∖ ⋃ y
2 1 breq1d ⊢ x = ⋃ y → A ∖ x ≼ ω ↔ A ∖ ⋃ y ≼ ω
3 eqeq1 ⊢ x = ⋃ y → x = ∅ ↔ ⋃ y = ∅
4 2 3 orbi12d ⊢ x = ⋃ y → A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ A ∖ ⋃ y ≼ ω ∨ ⋃ y = ∅
5 uniss ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ⊆ ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
6 ssrab2 ⊢ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ⊆ 𝒫 A
7 sspwuni ⊢ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ⊆ 𝒫 A ↔ ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ⊆ A
8 6 7 mpbi ⊢ ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ⊆ A
9 5 8 sstrdi ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ⊆ A
10 vuniex ⊢ ⋃ y ∈ V
11 10 elpw ⊢ ⋃ y ∈ 𝒫 A ↔ ⋃ y ⊆ A
12 9 11 sylibr ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ 𝒫 A
13 uni0c ⊢ ⋃ y = ∅ ↔ ∀ z ∈ y z = ∅
14 13 notbii ⊢ ¬ ⋃ y = ∅ ↔ ¬ ∀ z ∈ y z = ∅
15 rexnal ⊢ ∃ z ∈ y ¬ z = ∅ ↔ ¬ ∀ z ∈ y z = ∅
16 14 15 bitr4i ⊢ ¬ ⋃ y = ∅ ↔ ∃ z ∈ y ¬ z = ∅
17 ssel2 ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y → z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
18 difeq2 ⊢ x = z → A ∖ x = A ∖ z
19 18 breq1d ⊢ x = z → A ∖ x ≼ ω ↔ A ∖ z ≼ ω
20 eqeq1 ⊢ x = z → x = ∅ ↔ z = ∅
21 19 20 orbi12d ⊢ x = z → A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅
22 21 elrab ⊢ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅
23 17 22 sylib ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y → z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅
24 23 simprd ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y → A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅
25 24 ord ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y → ¬ A ∖ z ≼ ω → z = ∅
26 25 con1d ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y → ¬ z = ∅ → A ∖ z ≼ ω
27 26 imp ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ → A ∖ z ≼ ω
28 ctex ⊢ A ∖ z ≼ ω → A ∖ z ∈ V
29 28 adantl ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ z ∈ V
30 simpllr ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω → z ∈ y
31 elssuni ⊢ z ∈ y → z ⊆ ⋃ y
32 sscon ⊢ z ⊆ ⋃ y → A ∖ ⋃ y ⊆ A ∖ z
33 30 31 32 3syl ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ ⋃ y ⊆ A ∖ z
34 ssdomg ⊢ A ∖ z ∈ V → A ∖ ⋃ y ⊆ A ∖ z → A ∖ ⋃ y ≼ A ∖ z
35 29 33 34 sylc ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ ⋃ y ≼ A ∖ z
36 domtr ⊢ A ∖ ⋃ y ≼ A ∖ z ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ ⋃ y ≼ ω
37 35 36 sylancom ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ ⋃ y ≼ ω
38 27 37 mpdan ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ y ∧ ¬ z = ∅ → A ∖ ⋃ y ≼ ω
39 38 rexlimdva2 ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ∃ z ∈ y ¬ z = ∅ → A ∖ ⋃ y ≼ ω
40 16 39 biimtrid ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ¬ ⋃ y = ∅ → A ∖ ⋃ y ≼ ω
41 40 con1d ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ¬ A ∖ ⋃ y ≼ ω → ⋃ y = ∅
42 41 orrd ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → A ∖ ⋃ y ≼ ω ∨ ⋃ y = ∅
43 4 12 42 elrabd ⊢ y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
44 43 ax-gen ⊢ ∀ y y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
45 difeq2 ⊢ x = y → A ∖ x = A ∖ y
46 45 breq1d ⊢ x = y → A ∖ x ≼ ω ↔ A ∖ y ≼ ω
47 eqeq1 ⊢ x = y → x = ∅ ↔ y = ∅
48 46 47 orbi12d ⊢ x = y → A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅
49 48 elrab ⊢ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ y ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅
50 ssinss1 ⊢ y ⊆ A → y ∩ z ⊆ A
51 vex ⊢ y ∈ V
52 51 elpw ⊢ y ∈ 𝒫 A ↔ y ⊆ A
53 51 inex1 ⊢ y ∩ z ∈ V
54 53 elpw ⊢ y ∩ z ∈ 𝒫 A ↔ y ∩ z ⊆ A
55 50 52 54 3imtr4i ⊢ y ∈ 𝒫 A → y ∩ z ∈ 𝒫 A
56 55 ad2antrr ⊢ y ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅ ∧ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅ → y ∩ z ∈ 𝒫 A
57 difindi ⊢ A ∖ y ∩ z = A ∖ y ∪ A ∖ z
58 unctb ⊢ A ∖ y ≼ ω ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ y ∪ A ∖ z ≼ ω
59 57 58 eqbrtrid ⊢ A ∖ y ≼ ω ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ y ∩ z ≼ ω
60 59 orcd ⊢ A ∖ y ≼ ω ∧ A ∖ z ≼ ω → A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
61 ineq1 ⊢ y = ∅ → y ∩ z = ∅ ∩ z
62 0in ⊢ ∅ ∩ z = ∅
63 61 62 eqtrdi ⊢ y = ∅ → y ∩ z = ∅
64 63 olcd ⊢ y = ∅ → A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
65 ineq2 ⊢ z = ∅ → y ∩ z = y ∩ ∅
66 in0 ⊢ y ∩ ∅ = ∅
67 65 66 eqtrdi ⊢ z = ∅ → y ∩ z = ∅
68 67 olcd ⊢ z = ∅ → A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
69 60 64 68 ccase2 ⊢ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅ ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅ → A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
70 69 ad2ant2l ⊢ y ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅ ∧ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅ → A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
71 56 70 jca ⊢ y ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ≼ ω ∨ y = ∅ ∧ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ z ≼ ω ∨ z = ∅ → y ∩ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
72 49 22 71 syl2anb ⊢ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → y ∩ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
73 difeq2 ⊢ x = y ∩ z → A ∖ x = A ∖ y ∩ z
74 73 breq1d ⊢ x = y ∩ z → A ∖ x ≼ ω ↔ A ∖ y ∩ z ≼ ω
75 eqeq1 ⊢ x = y ∩ z → x = ∅ ↔ y ∩ z = ∅
76 74 75 orbi12d ⊢ x = y ∩ z → A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
77 76 elrab ⊢ y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ y ∩ z ∈ 𝒫 A ∧ A ∖ y ∩ z ≼ ω ∨ y ∩ z = ∅
78 72 77 sylibr ⊢ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
79 78 rgen2 ⊢ ∀ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∀ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
80 44 79 pm3.2i ⊢ ∀ y y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ ∀ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∀ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
81 pwexg ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ V
82 rabexg ⊢ 𝒫 A ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ V
83 istopg ⊢ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ Top ↔ ∀ y y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ ∀ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∀ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
84 81 82 83 3syl ⊢ A ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ Top ↔ ∀ y y ⊆ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → ⋃ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∧ ∀ y ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∀ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ y ∩ z ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
85 80 84 mpbiri ⊢ A ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ Top
86 difeq2 ⊢ x = A → A ∖ x = A ∖ A
87 difid ⊢ A ∖ A = ∅
88 86 87 eqtrdi ⊢ x = A → A ∖ x = ∅
89 88 breq1d ⊢ x = A → A ∖ x ≼ ω ↔ ∅ ≼ ω
90 eqeq1 ⊢ x = A → x = ∅ ↔ A = ∅
91 89 90 orbi12d ⊢ x = A → A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ↔ ∅ ≼ ω ∨ A = ∅
92 pwidg ⊢ A ∈ V → A ∈ 𝒫 A
93 omex ⊢ ω ∈ V
94 93 0dom ⊢ ∅ ≼ ω
95 94 orci ⊢ ∅ ≼ ω ∨ A = ∅
96 95 a1i ⊢ A ∈ V → ∅ ≼ ω ∨ A = ∅
97 91 92 96 elrabd ⊢ A ∈ V → A ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
98 elssuni ⊢ A ∈ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ → A ⊆ ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
99 97 98 syl ⊢ A ∈ V → A ⊆ ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
100 8 a1i ⊢ A ∈ V → ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ⊆ A
101 99 100 eqssd ⊢ A ∈ V → A = ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
102 istopon ⊢ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ TopOn ⁡ A ↔ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ Top ∧ A = ⋃ x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅
103 85 101 102 sylanbrc ⊢ A ∈ V → x ∈ 𝒫 A | A ∖ x ≼ ω ∨ x = ∅ ∈ TopOn ⁡ A