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Theorem lecldbas

Description: The set of closed intervals forms a closed subbasis for the topology on the extended reals. Since our definition of a basis is in terms of open sets, we express this by showing that the complements of closed intervals form an open subbasis for the topology. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis lecldbas.1 ⊢ F = x ∈ ran ⁡ . ⟼ ℝ * ∖ x
Assertion lecldbas ⊢ ordTop ⁡ ≤ = topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lecldbas.1 ⊢ F = x ∈ ran ⁡ . ⟼ ℝ * ∖ x
2 eqid ⊢ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ = ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞
3 eqid ⊢ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y = ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y
4 2 3 leordtval2 ⊢ ordTop ⁡ ≤ = topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y
5 fvex ⊢ fi ⁡ ran ⁡ F ∈ V
6 fvex ⊢ ordTop ⁡ ≤ ∈ V
7 iccf ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ *
8 ffn ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ * → . Fn ℝ * × ℝ *
9 7 8 ax-mp ⊢ . Fn ℝ * × ℝ *
10 ovelrn ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * → x ∈ ran ⁡ . ↔ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * x = a b
11 9 10 ax-mp ⊢ x ∈ ran ⁡ . ↔ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * x = a b
12 difeq2 ⊢ x = a b → ℝ * ∖ x = ℝ * ∖ a b
13 iccordt ⊢ a b ∈ Clsd ⁡ ordTop ⁡ ≤
14 letopuni ⊢ ℝ * = ⋃ ordTop ⁡ ≤
15 14 cldopn ⊢ a b ∈ Clsd ⁡ ordTop ⁡ ≤ → ℝ * ∖ a b ∈ ordTop ⁡ ≤
16 13 15 ax-mp ⊢ ℝ * ∖ a b ∈ ordTop ⁡ ≤
17 12 16 eqeltrdi ⊢ x = a b → ℝ * ∖ x ∈ ordTop ⁡ ≤
18 17 rexlimivw ⊢ ∃ b ∈ ℝ * x = a b → ℝ * ∖ x ∈ ordTop ⁡ ≤
19 18 rexlimivw ⊢ ∃ a ∈ ℝ * ∃ b ∈ ℝ * x = a b → ℝ * ∖ x ∈ ordTop ⁡ ≤
20 11 19 sylbi ⊢ x ∈ ran ⁡ . → ℝ * ∖ x ∈ ordTop ⁡ ≤
21 1 20 fmpti ⊢ F : ran ⁡ . ⟶ ordTop ⁡ ≤
22 frn ⊢ F : ran ⁡ . ⟶ ordTop ⁡ ≤ → ran ⁡ F ⊆ ordTop ⁡ ≤
23 21 22 ax-mp ⊢ ran ⁡ F ⊆ ordTop ⁡ ≤
24 6 23 ssexi ⊢ ran ⁡ F ∈ V
25 eqid ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ = y ∈ ℝ * ⟼ y +∞
26 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
27 fnovrn ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * ∧ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * → −∞ y ∈ ran ⁡ .
28 9 26 27 mp3an12 ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∈ ran ⁡ .
29 26 a1i ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ ∈ ℝ *
30 id ⊢ y ∈ ℝ * → y ∈ ℝ *
31 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
32 31 a1i ⊢ y ∈ ℝ * → +∞ ∈ ℝ *
33 mnfle ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ ≤ y
34 pnfge ⊢ y ∈ ℝ * → y ≤ +∞
35 df-icc ⊢ . = a ∈ ℝ * , b ∈ ℝ * ⟼ c ∈ ℝ * | a ≤ c ∧ c ≤ b
36 df-ioc ⊢ . = a ∈ ℝ * , b ∈ ℝ * ⟼ c ∈ ℝ * | a < c ∧ c ≤ b
37 xrltnle ⊢ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → y < z ↔ ¬ z ≤ y
38 xrletr ⊢ z ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → z ≤ y ∧ y ≤ +∞ → z ≤ +∞
39 xrlelttr ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → −∞ ≤ y ∧ y < z → −∞ < z
40 xrltle ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → −∞ < z → −∞ ≤ z
41 40 3adant2 ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → −∞ < z → −∞ ≤ z
42 39 41 syld ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → −∞ ≤ y ∧ y < z → −∞ ≤ z
43 35 36 37 35 38 42 ixxun ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ −∞ ≤ y ∧ y ≤ +∞ → −∞ y ∪ y +∞ = −∞ +∞
44 29 30 32 33 34 43 syl32anc ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∪ y +∞ = −∞ +∞
45 iccmax ⊢ −∞ +∞ = ℝ *
46 44 45 eqtrdi ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∪ y +∞ = ℝ *
47 iccssxr ⊢ −∞ y ⊆ ℝ *
48 35 36 37 ixxdisj ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → −∞ y ∩ y +∞ = ∅
49 26 31 48 mp3an13 ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∩ y +∞ = ∅
50 uneqdifeq ⊢ −∞ y ⊆ ℝ * ∧ −∞ y ∩ y +∞ = ∅ → −∞ y ∪ y +∞ = ℝ * ↔ ℝ * ∖ −∞ y = y +∞
51 47 49 50 sylancr ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∪ y +∞ = ℝ * ↔ ℝ * ∖ −∞ y = y +∞
52 46 51 mpbid ⊢ y ∈ ℝ * → ℝ * ∖ −∞ y = y +∞
53 52 eqcomd ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ = ℝ * ∖ −∞ y
54 difeq2 ⊢ x = −∞ y → ℝ * ∖ x = ℝ * ∖ −∞ y
55 54 rspceeqv ⊢ −∞ y ∈ ran ⁡ . ∧ y +∞ = ℝ * ∖ −∞ y → ∃ x ∈ ran ⁡ . y +∞ = ℝ * ∖ x
56 28 53 55 syl2anc ⊢ y ∈ ℝ * → ∃ x ∈ ran ⁡ . y +∞ = ℝ * ∖ x
57 xrex ⊢ ℝ * ∈ V
58 57 difexi ⊢ ℝ * ∖ x ∈ V
59 1 58 elrnmpti ⊢ y +∞ ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ x ∈ ran ⁡ . y +∞ = ℝ * ∖ x
60 56 59 sylibr ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ ∈ ran ⁡ F
61 25 60 fmpti ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ : ℝ * ⟶ ran ⁡ F
62 frn ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ : ℝ * ⟶ ran ⁡ F → ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ⊆ ran ⁡ F
63 61 62 ax-mp ⊢ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ⊆ ran ⁡ F
64 eqid ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y = y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y
65 fnovrn ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → y +∞ ∈ ran ⁡ .
66 9 31 65 mp3an13 ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ ∈ ran ⁡ .
67 df-ico ⊢ . = a ∈ ℝ * , b ∈ ℝ * ⟼ c ∈ ℝ * | a ≤ c ∧ c < b
68 xrlenlt ⊢ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → y ≤ z ↔ ¬ z < y
69 xrltletr ⊢ z ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → z < y ∧ y ≤ +∞ → z < +∞
70 xrltle ⊢ z ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → z < +∞ → z ≤ +∞
71 70 3adant2 ⊢ z ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → z < +∞ → z ≤ +∞
72 69 71 syld ⊢ z ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → z < y ∧ y ≤ +∞ → z ≤ +∞
73 xrletr ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ z ∈ ℝ * → −∞ ≤ y ∧ y ≤ z → −∞ ≤ z
74 67 35 68 35 72 73 ixxun ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ −∞ ≤ y ∧ y ≤ +∞ → −∞ y ∪ y +∞ = −∞ +∞
75 29 30 32 33 34 74 syl32anc ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∪ y +∞ = −∞ +∞
76 uncom ⊢ −∞ y ∪ y +∞ = y +∞ ∪ −∞ y
77 75 76 45 3eqtr3g ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ ∪ −∞ y = ℝ *
78 iccssxr ⊢ y +∞ ⊆ ℝ *
79 incom ⊢ y +∞ ∩ −∞ y = −∞ y ∩ y +∞
80 67 35 68 ixxdisj ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → −∞ y ∩ y +∞ = ∅
81 26 31 80 mp3an13 ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∩ y +∞ = ∅
82 79 81 eqtrid ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ ∩ −∞ y = ∅
83 uneqdifeq ⊢ y +∞ ⊆ ℝ * ∧ y +∞ ∩ −∞ y = ∅ → y +∞ ∪ −∞ y = ℝ * ↔ ℝ * ∖ y +∞ = −∞ y
84 78 82 83 sylancr ⊢ y ∈ ℝ * → y +∞ ∪ −∞ y = ℝ * ↔ ℝ * ∖ y +∞ = −∞ y
85 77 84 mpbid ⊢ y ∈ ℝ * → ℝ * ∖ y +∞ = −∞ y
86 85 eqcomd ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y = ℝ * ∖ y +∞
87 difeq2 ⊢ x = y +∞ → ℝ * ∖ x = ℝ * ∖ y +∞
88 87 rspceeqv ⊢ y +∞ ∈ ran ⁡ . ∧ −∞ y = ℝ * ∖ y +∞ → ∃ x ∈ ran ⁡ . −∞ y = ℝ * ∖ x
89 66 86 88 syl2anc ⊢ y ∈ ℝ * → ∃ x ∈ ran ⁡ . −∞ y = ℝ * ∖ x
90 1 58 elrnmpti ⊢ −∞ y ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ x ∈ ran ⁡ . −∞ y = ℝ * ∖ x
91 89 90 sylibr ⊢ y ∈ ℝ * → −∞ y ∈ ran ⁡ F
92 64 91 fmpti ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y : ℝ * ⟶ ran ⁡ F
93 frn ⊢ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y : ℝ * ⟶ ran ⁡ F → ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ ran ⁡ F
94 92 93 ax-mp ⊢ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ ran ⁡ F
95 63 94 unssi ⊢ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ ran ⁡ F
96 fiss ⊢ ran ⁡ F ∈ V ∧ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ ran ⁡ F → fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ fi ⁡ ran ⁡ F
97 24 95 96 mp2an ⊢ fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ fi ⁡ ran ⁡ F
98 tgss ⊢ fi ⁡ ran ⁡ F ∈ V ∧ fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ fi ⁡ ran ⁡ F → topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F
99 5 97 98 mp2an ⊢ topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ y +∞ ∪ ran ⁡ y ∈ ℝ * ⟼ −∞ y ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F
100 4 99 eqsstri ⊢ ordTop ⁡ ≤ ⊆ topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F
101 letop ⊢ ordTop ⁡ ≤ ∈ Top
102 tgfiss ⊢ ordTop ⁡ ≤ ∈ Top ∧ ran ⁡ F ⊆ ordTop ⁡ ≤ → topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F ⊆ ordTop ⁡ ≤
103 101 23 102 mp2an ⊢ topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F ⊆ ordTop ⁡ ≤
104 100 103 eqssi ⊢ ordTop ⁡ ≤ = topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ F