Metamath Proof Explorer


Theorem iscnrm3r

Description: Lemma for iscnrm3 . If all subspaces of a topology are normal, i.e., two disjoint closed sets can be separated by open neighborhoods, then in the original topology two separated sets can be separated by open neighborhoods. (Contributed by Zhi Wang, 5-Sep-2024)

Ref Expression
Assertion iscnrm3r J Top z 𝒫 J c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = n J m J S n T m n m =

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 z = J cls J S cls J T J 𝑡 z = J 𝑡 J cls J S cls J T
2 1 fveq2d z = J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 z = Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T
3 1 rexeqdv z = J cls J S cls J T k J 𝑡 z c l d k l k = k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
4 1 3 rexeqbidv z = J cls J S cls J T l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
5 4 imbi2d z = J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
6 2 5 raleqbidv z = J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
7 2 6 raleqbidv z = J cls J S cls J T c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = c Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
8 7 rspcv J cls J S cls J T 𝒫 J z 𝒫 J c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = c Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
9 8 3ad2ant1 J cls J S cls J T 𝒫 J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T z 𝒫 J c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = c Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k =
10 ineq12 c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c d = cls J S cls J T cls J T cls J S
11 10 eqeq1d c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c d = cls J S cls J T cls J T cls J S =
12 simpl c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c = cls J S cls J T
13 12 sseq1d c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c l cls J S cls J T l
14 simpr c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S d = cls J T cls J S
15 14 sseq1d c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S d k cls J T cls J S k
16 13 15 3anbi12d c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c l d k l k = cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
17 16 2rexbidv c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
18 11 17 imbi12d c = cls J S cls J T d = cls J T cls J S c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k = cls J S cls J T cls J T cls J S = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
19 18 rspc2gv cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k = cls J S cls J T cls J T cls J S = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
20 19 3adant1 J cls J S cls J T 𝒫 J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T d Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T c d = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T c l d k l k = cls J S cls J T cls J T cls J S = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
21 9 20 syld J cls J S cls J T 𝒫 J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T z 𝒫 J c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = cls J S cls J T cls J T cls J S = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k =
22 iscnrm3rlem3 J Top S 𝒫 J T 𝒫 J J cls J S cls J T 𝒫 J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T
23 22 3adant3 J Top S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = J cls J S cls J T 𝒫 J cls J S cls J T Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T cls J T cls J S Clsd J 𝑡 J cls J S cls J T
24 disjdifb cls J S cls J T cls J T cls J S =
25 24 a1i J Top S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = cls J S cls J T cls J T cls J S =
26 iscnrm3rlem8 J Top S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k = n J m J S n T m n m =
27 25 26 embantd J Top S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = cls J S cls J T cls J T cls J S = l J 𝑡 J cls J S cls J T k J 𝑡 J cls J S cls J T cls J S cls J T l cls J T cls J S k l k = n J m J S n T m n m =
28 21 23 27 iscnrm3lem4 J Top z 𝒫 J c Clsd J 𝑡 z d Clsd J 𝑡 z c d = l J 𝑡 z k J 𝑡 z c l d k l k = S 𝒫 J T 𝒫 J S cls J T = cls J S T = n J m J S n T m n m =