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Theorem flimclslem

Description: Lemma for flimcls . (Contributed by Mario Carneiro, 9-Apr-2015) (Revised by Stefan O'Rear, 6-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis flimcls.2 ⊢ F = X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
Assertion flimclslem ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → F ∈ Fil ⁡ X ∧ S ∈ F ∧ A ∈ J fLim F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 flimcls.2 ⊢ F = X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
2 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
3 2 3ad2ant1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → J ∈ Top
4 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
5 4 neisspw ⊢ J ∈ Top → nei ⁡ J ⁡ A ⊆ 𝒫 ⋃ J
6 3 5 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ⊆ 𝒫 ⋃ J
7 toponuni ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ J
8 7 3ad2ant1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → X = ⋃ J
9 8 pweqd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → 𝒫 X = 𝒫 ⋃ J
10 6 9 sseqtrrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ⊆ 𝒫 X
11 toponmax ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ J
12 elpw2g ⊢ X ∈ J → S ∈ 𝒫 X ↔ S ⊆ X
13 11 12 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → S ∈ 𝒫 X ↔ S ⊆ X
14 13 biimpar ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X → S ∈ 𝒫 X
15 14 3adant3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ 𝒫 X
16 15 snssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ⊆ 𝒫 X
17 10 16 unssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ 𝒫 X
18 ssun2 ⊢ S ⊆ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
19 11 3ad2ant1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → X ∈ J
20 simp2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ⊆ X
21 19 20 ssexd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ V
22 21 snn0d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ≠ ∅
23 ssn0 ⊢ S ⊆ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∧ S ≠ ∅ → nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ≠ ∅
24 18 22 23 sylancr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ≠ ∅
25 20 8 sseqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ⊆ ⋃ J
26 simp3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ∈ cls ⁡ J ⁡ S
27 4 neindisj ⊢ J ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S ∧ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → x ∩ S ≠ ∅
28 27 expr ⊢ J ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → x ∩ S ≠ ∅
29 3 25 26 28 syl21anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → x ∩ S ≠ ∅
30 29 imp ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S ∧ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → x ∩ S ≠ ∅
31 elsni ⊢ y ∈ S → y = S
32 31 ineq2d ⊢ y ∈ S → x ∩ y = x ∩ S
33 32 neeq1d ⊢ y ∈ S → x ∩ y ≠ ∅ ↔ x ∩ S ≠ ∅
34 30 33 syl5ibrcom ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S ∧ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → y ∈ S → x ∩ y ≠ ∅
35 34 ralrimiv ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S ∧ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A → ∀ y ∈ S x ∩ y ≠ ∅
36 35 ralrimiva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → ∀ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∀ y ∈ S x ∩ y ≠ ∅
37 simp1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → J ∈ TopOn ⁡ X
38 4 clsss3 ⊢ J ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J → cls ⁡ J ⁡ S ⊆ ⋃ J
39 3 25 38 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → cls ⁡ J ⁡ S ⊆ ⋃ J
40 39 26 sseldd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ∈ ⋃ J
41 40 8 eleqtrrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ∈ X
42 41 snssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ⊆ X
43 snnzg ⊢ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ≠ ∅
44 43 3ad2ant3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ≠ ∅
45 neifil ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ⊆ X ∧ A ≠ ∅ → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
46 37 42 44 45 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
47 filfbas ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X → nei ⁡ J ⁡ A ∈ fBas ⁡ X
48 46 47 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ∈ fBas ⁡ X
49 ne0i ⊢ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → cls ⁡ J ⁡ S ≠ ∅
50 49 3ad2ant3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → cls ⁡ J ⁡ S ≠ ∅
51 cls0 ⊢ J ∈ Top → cls ⁡ J ⁡ ∅ = ∅
52 3 51 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → cls ⁡ J ⁡ ∅ = ∅
53 50 52 neeqtrrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → cls ⁡ J ⁡ S ≠ cls ⁡ J ⁡ ∅
54 fveq2 ⊢ S = ∅ → cls ⁡ J ⁡ S = cls ⁡ J ⁡ ∅
55 54 necon3i ⊢ cls ⁡ J ⁡ S ≠ cls ⁡ J ⁡ ∅ → S ≠ ∅
56 53 55 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ≠ ∅
57 snfbas ⊢ S ⊆ X ∧ S ≠ ∅ ∧ X ∈ J → S ∈ fBas ⁡ X
58 20 56 19 57 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ fBas ⁡ X
59 fbunfip ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∈ fBas ⁡ X ∧ S ∈ fBas ⁡ X → ¬ ∅ ∈ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ↔ ∀ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∀ y ∈ S x ∩ y ≠ ∅
60 48 58 59 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → ¬ ∅ ∈ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ↔ ∀ x ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∀ y ∈ S x ∩ y ≠ ∅
61 36 60 mpbird ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → ¬ ∅ ∈ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
62 fsubbas ⊢ X ∈ J → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ fBas ⁡ X ↔ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ 𝒫 X ∧ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
63 19 62 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ fBas ⁡ X ↔ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ 𝒫 X ∧ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
64 17 24 61 63 mpbir3and ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ fBas ⁡ X
65 fgcl ⊢ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ fBas ⁡ X → X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ Fil ⁡ X
66 64 65 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ Fil ⁡ X
67 1 66 eqeltrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → F ∈ Fil ⁡ X
68 fvex ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∈ V
69 snex ⊢ S ∈ V
70 68 69 unex ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ V
71 ssfii ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ V → nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
72 70 71 ax-mp ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
73 ssfg ⊢ fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ∈ fBas ⁡ X → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
74 64 73 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ X filGen fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
75 74 1 sseqtrrdi ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → fi ⁡ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ F
76 72 75 sstrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ⊆ F
77 snssg ⊢ S ∈ V → S ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ↔ S ⊆ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
78 21 77 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S ↔ S ⊆ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
79 18 78 mpbiri ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ nei ⁡ J ⁡ A ∪ S
80 76 79 sseldd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → S ∈ F
81 76 unssad ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → nei ⁡ J ⁡ A ⊆ F
82 elflim ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X → A ∈ J fLim F ↔ A ∈ X ∧ nei ⁡ J ⁡ A ⊆ F
83 37 67 82 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ∈ J fLim F ↔ A ∈ X ∧ nei ⁡ J ⁡ A ⊆ F
84 41 81 83 mpbir2and ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → A ∈ J fLim F
85 67 80 84 3jca ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ⊆ X ∧ A ∈ cls ⁡ J ⁡ S → F ∈ Fil ⁡ X ∧ S ∈ F ∧ A ∈ J fLim F