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Theorem metsscmetcld

Description: A complete subspace of a metric space is closed in the parent space. Formerly part of proof for cmetss . (Contributed by NM, 28-Jan-2008) (Revised by Mario Carneiro, 15-Oct-2015) (Revised by AV, 9-Oct-2022)

Ref Expression
Hypothesis metsscmetcld.j ⊢ J = MetOpen ⁡ D
Assertion metsscmetcld ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ∈ Clsd ⁡ J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metsscmetcld.j ⊢ J = MetOpen ⁡ D
2 metxmet ⊢ D ∈ Met ⁡ X → D ∈ ∞Met ⁡ X
3 2 adantr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → D ∈ ∞Met ⁡ X
4 1 mopntopon ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → J ∈ TopOn ⁡ X
5 3 4 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → J ∈ TopOn ⁡ X
6 resss ⊢ D ↾ Y × Y ⊆ D
7 dmss ⊢ D ↾ Y × Y ⊆ D → dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ D
8 dmss ⊢ dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ D → dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ dom ⁡ D
9 6 7 8 mp2b ⊢ dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ dom ⁡ D
10 cmetmet ⊢ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → D ↾ Y × Y ∈ Met ⁡ Y
11 metdmdm ⊢ D ↾ Y × Y ∈ Met ⁡ Y → Y = dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y
12 10 11 syl ⊢ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y = dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y
13 metdmdm ⊢ D ∈ Met ⁡ X → X = dom ⁡ dom ⁡ D
14 sseq12 ⊢ Y = dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y ∧ X = dom ⁡ dom ⁡ D → Y ⊆ X ↔ dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ dom ⁡ D
15 12 13 14 syl2anr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ⊆ X ↔ dom ⁡ dom ⁡ D ↾ Y × Y ⊆ dom ⁡ dom ⁡ D
16 9 15 mpbiri ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ⊆ X
17 flimcls ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ Y ⊆ X → x ∈ cls ⁡ J ⁡ Y ↔ ∃ f ∈ Fil ⁡ X Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f
18 5 16 17 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → x ∈ cls ⁡ J ⁡ Y ↔ ∃ f ∈ Fil ⁡ X Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f
19 simprrr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → x ∈ J fLim f
20 3 adantr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → D ∈ ∞Met ⁡ X
21 1 methaus ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → J ∈ Haus
22 hausflimi ⊢ J ∈ Haus → ∃* x x ∈ J fLim f
23 20 21 22 3syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → ∃* x x ∈ J fLim f
24 20 4 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J ∈ TopOn ⁡ X
25 simprl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → f ∈ Fil ⁡ X
26 simprrl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → Y ∈ f
27 flimrest ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f → J ↾ 𝑡 Y fLim f ↾ 𝑡 Y = J fLim f ∩ Y
28 24 25 26 27 syl3anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J ↾ 𝑡 Y fLim f ↾ 𝑡 Y = J fLim f ∩ Y
29 16 adantr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → Y ⊆ X
30 eqid ⊢ D ↾ Y × Y = D ↾ Y × Y
31 eqid ⊢ MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
32 30 1 31 metrest ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ Y ⊆ X → J ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
33 20 29 32 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y
34 33 oveq1d ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J ↾ 𝑡 Y fLim f ↾ 𝑡 Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim f ↾ 𝑡 Y
35 28 34 eqtr3d ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J fLim f ∩ Y = MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim f ↾ 𝑡 Y
36 simplr ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y
37 1 flimcfil ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ x ∈ J fLim f → f ∈ CauFil ⁡ D
38 20 19 37 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → f ∈ CauFil ⁡ D
39 cfilres ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f → f ∈ CauFil ⁡ D ↔ f ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
40 20 25 26 39 syl3anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → f ∈ CauFil ⁡ D ↔ f ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
41 38 40 mpbid ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → f ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y
42 31 cmetcvg ⊢ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ↾ 𝑡 Y ∈ CauFil ⁡ D ↾ Y × Y → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim f ↾ 𝑡 Y ≠ ∅
43 36 41 42 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → MetOpen ⁡ D ↾ Y × Y fLim f ↾ 𝑡 Y ≠ ∅
44 35 43 eqnetrd ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → J fLim f ∩ Y ≠ ∅
45 ndisj ⊢ J fLim f ∩ Y ≠ ∅ ↔ ∃ x x ∈ J fLim f ∧ x ∈ Y
46 44 45 sylib ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → ∃ x x ∈ J fLim f ∧ x ∈ Y
47 mopick ⊢ ∃* x x ∈ J fLim f ∧ ∃ x x ∈ J fLim f ∧ x ∈ Y → x ∈ J fLim f → x ∈ Y
48 23 46 47 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → x ∈ J fLim f → x ∈ Y
49 19 48 mpd ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y ∧ f ∈ Fil ⁡ X ∧ Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → x ∈ Y
50 49 rexlimdvaa ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → ∃ f ∈ Fil ⁡ X Y ∈ f ∧ x ∈ J fLim f → x ∈ Y
51 18 50 sylbid ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → x ∈ cls ⁡ J ⁡ Y → x ∈ Y
52 51 ssrdv ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → cls ⁡ J ⁡ Y ⊆ Y
53 1 mopntop ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → J ∈ Top
54 3 53 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → J ∈ Top
55 1 mopnuni ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → X = ⋃ J
56 3 55 syl ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → X = ⋃ J
57 16 56 sseqtrd ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ⊆ ⋃ J
58 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
59 58 iscld4 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ ⋃ J → Y ∈ Clsd ⁡ J ↔ cls ⁡ J ⁡ Y ⊆ Y
60 54 57 59 syl2anc ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ∈ Clsd ⁡ J ↔ cls ⁡ J ⁡ Y ⊆ Y
61 52 60 mpbird ⊢ D ∈ Met ⁡ X ∧ D ↾ Y × Y ∈ CMet ⁡ Y → Y ∈ Clsd ⁡ J