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Theorem cfilres

Description: Cauchy filter on a metric subspace. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015)

Ref Expression
Assertion cfilres ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp2 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ∈ Fil ⁡ X
2 filfbas ⊢ F ∈ Fil ⁡ X → F ∈ fBas ⁡ X
3 1 2 syl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ∈ fBas ⁡ X
4 simp3 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → Y ∈ F
5 fbncp ⊢ F ∈ fBas ⁡ X ∧ Y ∈ F → ¬ X ∖ Y ∈ F
6 3 4 5 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → ¬ X ∖ Y ∈ F
7 filelss ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → Y ⊆ X
8 7 3adant1 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → Y ⊆ X
9 trfil3 ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ⊆ X → F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y ↔ ¬ X ∖ Y ∈ F
10 1 8 9 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y ↔ ¬ X ∖ Y ∈ F
11 6 10 mpbird ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y
12 11 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D → F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y
13 cfili ⊢ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → ∃ s ∈ F ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x
14 13 adantll ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → ∃ s ∈ F ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x
15 simpll2 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → F ∈ Fil ⁡ X
16 simpll3 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → Y ∈ F
17 15 16 jca ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F
18 elrestr ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ s ∈ F → s ∩ Y ∈ F ↾ 𝑡 Y
19 18 3expa ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ s ∈ F → s ∩ Y ∈ F ↾ 𝑡 Y
20 17 19 sylan ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + ∧ s ∈ F → s ∩ Y ∈ F ↾ 𝑡 Y
21 inss1 ⊢ s ∩ Y ⊆ s
22 ss2ralv ⊢ s ∩ Y ⊆ s → ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x → ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D v < x
23 21 22 ax-mp ⊢ ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x → ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D v < x
24 elinel2 ⊢ u ∈ s ∩ Y → u ∈ Y
25 elinel2 ⊢ v ∈ s ∩ Y → v ∈ Y
26 ovres ⊢ u ∈ Y ∧ v ∈ Y → u D ↾ Y × Y v = u D v
27 26 breq1d ⊢ u ∈ Y ∧ v ∈ Y → u D ↾ Y × Y v < x ↔ u D v < x
28 24 25 27 syl2an ⊢ u ∈ s ∩ Y ∧ v ∈ s ∩ Y → u D ↾ Y × Y v < x ↔ u D v < x
29 28 ralbidva ⊢ u ∈ s ∩ Y → ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x ↔ ∀ v ∈ s ∩ Y u D v < x
30 29 ralbiia ⊢ ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x ↔ ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D v < x
31 23 30 sylibr ⊢ ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x → ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x
32 raleq ⊢ y = s ∩ Y → ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x ↔ ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x
33 32 raleqbi1dv ⊢ y = s ∩ Y → ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x ↔ ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x
34 33 rspcev ⊢ s ∩ Y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∧ ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x → ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
35 34 ex ⊢ s ∩ Y ∈ F ↾ 𝑡 Y → ∀ u ∈ s ∩ Y ∀ v ∈ s ∩ Y u D ↾ Y × Y v < x → ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
36 20 31 35 syl2im ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + ∧ s ∈ F → ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x → ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
37 36 rexlimdva ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → ∃ s ∈ F ∀ u ∈ s ∀ v ∈ s u D v < x → ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
38 14 37 mpd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
39 38 ralrimiva ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D → ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
40 simp1 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → D ∈ ∞Met ⁡ X
41 xmetres2 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ Y
42 40 8 41 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ Y
43 42 adantr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D → D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ Y
44 iscfil2 ⊢ D ↾ Y × Y ∈ ∞Met ⁡ Y → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y ↔ F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
45 43 44 syl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y ↔ F ↾ 𝑡 Y ∈ Fil ⁡ Y ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ↾ 𝑡 Y ∀ u ∈ y ∀ v ∈ y u D ↾ Y × Y v < x
46 12 39 45 mpbir2and ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F ∧ F ∈ CauFil ⁡ D → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
47 46 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ∈ CauFil ⁡ D → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
48 cfilresi ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → X filGen F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D
49 48 ex ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → X filGen F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D
50 49 3ad2ant1 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → X filGen F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D
51 fgtr ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → X filGen F ↾ 𝑡 Y = F
52 51 3adant1 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → X filGen F ↾ 𝑡 Y = F
53 52 eleq1d ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → X filGen F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ∈ CauFil ⁡ D
54 50 53 sylibd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → F ∈ CauFil ⁡ D
55 47 54 impbid ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ F → F ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y