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Theorem kgentopon

Description: The compact generator generates a topology. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion kgentopon ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → 𝑘Gen ⁡ J ∈ TopOn ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 uniss ⊢ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ⊆ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
2 kgenval ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → 𝑘Gen ⁡ J = x ∈ 𝒫 X | ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
3 ssrab2 ⊢ x ∈ 𝒫 X | ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k ⊆ 𝒫 X
4 2 3 eqsstrdi ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → 𝑘Gen ⁡ J ⊆ 𝒫 X
5 sspwuni ⊢ 𝑘Gen ⁡ J ⊆ 𝒫 X ↔ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J ⊆ X
6 4 5 sylib ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ⋃ 𝑘Gen ⁡ J ⊆ X
7 1 6 sylan9ssr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ⊆ X
8 iunin2 ⊢ ⋃ y ∈ x k ∩ y = k ∩ ⋃ y ∈ x y
9 uniiun ⊢ ⋃ x = ⋃ y ∈ x y
10 9 ineq2i ⊢ k ∩ ⋃ x = k ∩ ⋃ y ∈ x y
11 incom ⊢ k ∩ ⋃ x = ⋃ x ∩ k
12 8 10 11 3eqtr2i ⊢ ⋃ y ∈ x k ∩ y = ⋃ x ∩ k
13 cmptop ⊢ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → J ↾ 𝑡 k ∈ Top
14 13 ad2antll ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → J ↾ 𝑡 k ∈ Top
15 incom ⊢ y ∩ k = k ∩ y
16 simplr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J
17 16 sselda ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y ∈ x → y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
18 simplrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y ∈ x → J ↾ 𝑡 k ∈ Comp
19 kgeni ⊢ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
20 17 18 19 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y ∈ x → y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
21 15 20 eqeltrrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y ∈ x → k ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 k
22 21 ralrimiva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ∀ y ∈ x k ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 k
23 iunopn ⊢ J ↾ 𝑡 k ∈ Top ∧ ∀ y ∈ x k ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 k → ⋃ y ∈ x k ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 k
24 14 22 23 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ y ∈ x k ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 k
25 12 24 eqeltrrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
26 25 expr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X → J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
27 26 ralrimiva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
28 elkgen ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ ⋃ x ⊆ X ∧ ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
29 28 adantr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ ⋃ x ⊆ X ∧ ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → ⋃ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
30 7 27 29 mpbir2and ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J
31 30 ex ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J
32 31 alrimiv ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ∀ x x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J
33 inss1 ⊢ x ∩ y ⊆ x
34 elssuni ⊢ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ⊆ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
35 34 ad2antrl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ⊆ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
36 ssidd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ⊆ X
37 elpwi ⊢ k ∈ 𝒫 X → k ⊆ X
38 37 ad2antrl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → k ⊆ X
39 sseqin2 ⊢ k ⊆ X ↔ X ∩ k = k
40 38 39 sylib ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → X ∩ k = k
41 37 adantr ⊢ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → k ⊆ X
42 resttopon ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ⊆ X → J ↾ 𝑡 k ∈ TopOn ⁡ k
43 41 42 sylan2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → J ↾ 𝑡 k ∈ TopOn ⁡ k
44 toponmax ⊢ J ↾ 𝑡 k ∈ TopOn ⁡ k → k ∈ J ↾ 𝑡 k
45 43 44 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → k ∈ J ↾ 𝑡 k
46 40 45 eqeltrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → X ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
47 46 expr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ k ∈ 𝒫 X → J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → X ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
48 47 ralrimiva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → X ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
49 elkgen ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ X ⊆ X ∧ ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → X ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
50 36 48 49 mpbir2and ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ 𝑘Gen ⁡ J
51 elssuni ⊢ X ∈ 𝑘Gen ⁡ J → X ⊆ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
52 50 51 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ⊆ ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
53 52 6 eqssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
54 53 adantr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → X = ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
55 35 54 sseqtrrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ⊆ X
56 33 55 sstrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ∩ y ⊆ X
57 inindir ⊢ x ∩ y ∩ k = x ∩ k ∩ y ∩ k
58 13 ad2antll ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → J ↾ 𝑡 k ∈ Top
59 simplrl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∈ 𝑘Gen ⁡ J
60 simprr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → J ↾ 𝑡 k ∈ Comp
61 kgeni ⊢ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
62 59 60 61 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
63 simplrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
64 63 60 19 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
65 inopn ⊢ J ↾ 𝑡 k ∈ Top ∧ x ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k ∧ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k → x ∩ k ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
66 58 62 64 65 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ k ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
67 57 66 eqeltrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X ∧ J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
68 67 expr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ k ∈ 𝒫 X → J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
69 68 ralrimiva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
70 elkgen ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ x ∩ y ⊆ X ∧ ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
71 70 adantr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ x ∩ y ⊆ X ∧ ∀ k ∈ 𝒫 X J ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∩ y ∩ k ∈ J ↾ 𝑡 k
72 56 69 71 mpbir2and ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J → x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
73 72 ralrimivva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∀ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
74 fvex ⊢ 𝑘Gen ⁡ J ∈ V
75 istopg ⊢ 𝑘Gen ⁡ J ∈ V → 𝑘Gen ⁡ J ∈ Top ↔ ∀ x x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∀ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
76 74 75 ax-mp ⊢ 𝑘Gen ⁡ J ∈ Top ↔ ∀ x x ⊆ 𝑘Gen ⁡ J → ⋃ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∧ ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ∀ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J x ∩ y ∈ 𝑘Gen ⁡ J
77 32 73 76 sylanbrc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → 𝑘Gen ⁡ J ∈ Top
78 istopon ⊢ 𝑘Gen ⁡ J ∈ TopOn ⁡ X ↔ 𝑘Gen ⁡ J ∈ Top ∧ X = ⋃ 𝑘Gen ⁡ J
79 77 53 78 sylanbrc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → 𝑘Gen ⁡ J ∈ TopOn ⁡ X