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Theorem isacs5lem

Description: If closure commutes with directed unions, then the closure of a set is the closure of its finite subsets. (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Apr-2015)

Ref Expression
Hypothesis acsdrscl.f ⊢ F = mrCls ⁡ C
Assertion isacs5lem ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t → C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ s ∈ 𝒫 X F ⁡ s = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 acsdrscl.f ⊢ F = mrCls ⁡ C
2 unifpw ⊢ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = s
3 2 fveq2i ⊢ F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = F ⁡ s
4 vex ⊢ s ∈ V
5 fpwipodrs ⊢ s ∈ V → toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin ∈ Dirset
6 4 5 mp1i ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin ∈ Dirset
7 fveq2 ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → toInc ⁡ t = toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin
8 7 eleq1d ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → toInc ⁡ t ∈ Dirset ↔ toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin ∈ Dirset
9 unieq ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → ⋃ t = ⋃ 𝒫 s ∩ Fin
10 9 fveq2d ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → F ⁡ ⋃ t = F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin
11 imaeq2 ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → F t = F 𝒫 s ∩ Fin
12 11 unieqd ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → ⋃ F t = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
13 10 12 eqeq12d ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ↔ F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
14 8 13 imbi12d ⊢ t = 𝒫 s ∩ Fin → toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ↔ toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
15 simplr ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t
16 inss1 ⊢ 𝒫 s ∩ Fin ⊆ 𝒫 s
17 elpwi ⊢ s ∈ 𝒫 X → s ⊆ X
18 17 sspwd ⊢ s ∈ 𝒫 X → 𝒫 s ⊆ 𝒫 X
19 18 adantl ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ s ∈ 𝒫 X → 𝒫 s ⊆ 𝒫 X
20 16 19 sstrid ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ s ∈ 𝒫 X → 𝒫 s ∩ Fin ⊆ 𝒫 X
21 vpwex ⊢ 𝒫 s ∈ V
22 21 inex1 ⊢ 𝒫 s ∩ Fin ∈ V
23 22 elpw ⊢ 𝒫 s ∩ Fin ∈ 𝒫 𝒫 X ↔ 𝒫 s ∩ Fin ⊆ 𝒫 X
24 20 23 sylibr ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ s ∈ 𝒫 X → 𝒫 s ∩ Fin ∈ 𝒫 𝒫 X
25 24 adantlr ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → 𝒫 s ∩ Fin ∈ 𝒫 𝒫 X
26 14 15 25 rspcdva ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → toInc ⁡ 𝒫 s ∩ Fin ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
27 6 26 mpd ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → F ⁡ ⋃ 𝒫 s ∩ Fin = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
28 3 27 eqtr3id ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t ∧ s ∈ 𝒫 X → F ⁡ s = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
29 28 ralrimiva ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t → ∀ s ∈ 𝒫 X F ⁡ s = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
30 29 ex ⊢ C ∈ Moore ⁡ X → ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t → ∀ s ∈ 𝒫 X F ⁡ s = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin
31 30 imdistani ⊢ C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ t ∈ 𝒫 𝒫 X toInc ⁡ t ∈ Dirset → F ⁡ ⋃ t = ⋃ F t → C ∈ Moore ⁡ X ∧ ∀ s ∈ 𝒫 X F ⁡ s = ⋃ F 𝒫 s ∩ Fin