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Theorem istopclsd

Description: A closure function which satisfies sscls , clsidm , cls0 , and clsun defines a (unique) topology which it is the closure function on. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses istopclsd.b φ B V
istopclsd.f φ F : 𝒫 B 𝒫 B
istopclsd.e φ x B x F x
istopclsd.i φ x B F F x = F x
istopclsd.z φ F =
istopclsd.u φ x B y B F x y = F x F y
istopclsd.j J = z 𝒫 B | F B z = B z
Assertion istopclsd φ J TopOn B cls J = F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 istopclsd.b φ B V
2 istopclsd.f φ F : 𝒫 B 𝒫 B
3 istopclsd.e φ x B x F x
4 istopclsd.i φ x B F F x = F x
5 istopclsd.z φ F =
6 istopclsd.u φ x B y B F x y = F x F y
7 istopclsd.j J = z 𝒫 B | F B z = B z
8 2 ffnd φ F Fn 𝒫 B
9 8 adantr φ z 𝒫 B F Fn 𝒫 B
10 difss B z B
11 elpw2g B V B z 𝒫 B B z B
12 1 11 syl φ B z 𝒫 B B z B
13 10 12 mpbiri φ B z 𝒫 B
14 13 adantr φ z 𝒫 B B z 𝒫 B
15 fnelfp F Fn 𝒫 B B z 𝒫 B B z dom F I F B z = B z
16 9 14 15 syl2anc φ z 𝒫 B B z dom F I F B z = B z
17 16 bicomd φ z 𝒫 B F B z = B z B z dom F I
18 17 rabbidva φ z 𝒫 B | F B z = B z = z 𝒫 B | B z dom F I
19 7 18 syl5eq φ J = z 𝒫 B | B z dom F I
20 simp1 φ x B y x φ
21 simp2 φ x B y x x B
22 simp3 φ x B y x y x
23 22 21 sstrd φ x B y x y B
24 20 21 23 6 syl3anc φ x B y x F x y = F x F y
25 ssequn2 y x x y = x
26 25 biimpi y x x y = x
27 26 3ad2ant3 φ x B y x x y = x
28 27 fveq2d φ x B y x F x y = F x
29 24 28 eqtr3d φ x B y x F x F y = F x
30 ssequn2 F y F x F x F y = F x
31 29 30 sylibr φ x B y x F y F x
32 1 2 3 31 4 ismrcd1 φ dom F I Moore B
33 0elpw 𝒫 B
34 fnelfp F Fn 𝒫 B 𝒫 B dom F I F =
35 8 33 34 sylancl φ dom F I F =
36 5 35 mpbird φ dom F I
37 simp1 φ x dom F I y dom F I φ
38 inss1 F I F
39 dmss F I F dom F I dom F
40 38 39 ax-mp dom F I dom F
41 40 2 fssdm φ dom F I 𝒫 B
42 41 3ad2ant1 φ x dom F I y dom F I dom F I 𝒫 B
43 simp2 φ x dom F I y dom F I x dom F I
44 42 43 sseldd φ x dom F I y dom F I x 𝒫 B
45 44 elpwid φ x dom F I y dom F I x B
46 simp3 φ x dom F I y dom F I y dom F I
47 42 46 sseldd φ x dom F I y dom F I y 𝒫 B
48 47 elpwid φ x dom F I y dom F I y B
49 37 45 48 6 syl3anc φ x dom F I y dom F I F x y = F x F y
50 8 3ad2ant1 φ x dom F I y dom F I F Fn 𝒫 B
51 fnelfp F Fn 𝒫 B x 𝒫 B x dom F I F x = x
52 50 44 51 syl2anc φ x dom F I y dom F I x dom F I F x = x
53 43 52 mpbid φ x dom F I y dom F I F x = x
54 fnelfp F Fn 𝒫 B y 𝒫 B y dom F I F y = y
55 50 47 54 syl2anc φ x dom F I y dom F I y dom F I F y = y
56 46 55 mpbid φ x dom F I y dom F I F y = y
57 53 56 uneq12d φ x dom F I y dom F I F x F y = x y
58 49 57 eqtrd φ x dom F I y dom F I F x y = x y
59 45 48 unssd φ x dom F I y dom F I x y B
60 vex x V
61 vex y V
62 60 61 unex x y V
63 62 elpw x y 𝒫 B x y B
64 59 63 sylibr φ x dom F I y dom F I x y 𝒫 B
65 fnelfp F Fn 𝒫 B x y 𝒫 B x y dom F I F x y = x y
66 50 64 65 syl2anc φ x dom F I y dom F I x y dom F I F x y = x y
67 58 66 mpbird φ x dom F I y dom F I x y dom F I
68 eqid z 𝒫 B | B z dom F I = z 𝒫 B | B z dom F I
69 32 36 67 68 mretopd φ z 𝒫 B | B z dom F I TopOn B dom F I = Clsd z 𝒫 B | B z dom F I
70 69 simpld φ z 𝒫 B | B z dom F I TopOn B
71 19 70 eqeltrd φ J TopOn B
72 topontop J TopOn B J Top
73 71 72 syl φ J Top
74 eqid mrCls Clsd J = mrCls Clsd J
75 74 mrccls J Top cls J = mrCls Clsd J
76 73 75 syl φ cls J = mrCls Clsd J
77 69 simprd φ dom F I = Clsd z 𝒫 B | B z dom F I
78 19 fveq2d φ Clsd J = Clsd z 𝒫 B | B z dom F I
79 77 78 eqtr4d φ dom F I = Clsd J
80 79 fveq2d φ mrCls dom F I = mrCls Clsd J
81 76 80 eqtr4d φ cls J = mrCls dom F I
82 1 2 3 31 4 ismrcd2 φ F = mrCls dom F I
83 81 82 eqtr4d φ cls J = F
84 71 83 jca φ J TopOn B cls J = F