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Theorem ordthaus

Description: The order topology of a total order is Hausdorff. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion ordthaus ⊢ R ∈ TosetRel → ordTop ⁡ R ∈ Haus

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ dom ⁡ R = dom ⁡ R
2 1 ordthauslem ⊢ R ∈ TosetRel ∧ x ∈ dom ⁡ R ∧ y ∈ dom ⁡ R → x R y → x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
3 1 ordthauslem ⊢ R ∈ TosetRel ∧ y ∈ dom ⁡ R ∧ x ∈ dom ⁡ R → y R x → y ≠ x → ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅
4 necom ⊢ y ≠ x ↔ x ≠ y
5 3ancoma ⊢ y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅ ↔ x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ n ∩ m = ∅
6 incom ⊢ n ∩ m = m ∩ n
7 6 eqeq1i ⊢ n ∩ m = ∅ ↔ m ∩ n = ∅
8 7 3anbi3i ⊢ x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ n ∩ m = ∅ ↔ x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
9 5 8 bitri ⊢ y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅ ↔ x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
10 9 2rexbii ⊢ ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅ ↔ ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
11 rexcom ⊢ ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅ ↔ ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
12 10 11 bitri ⊢ ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅ ↔ ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
13 4 12 imbi12i ⊢ y ≠ x → ∃ n ∈ ordTop ⁡ R ∃ m ∈ ordTop ⁡ R y ∈ n ∧ x ∈ m ∧ n ∩ m = ∅ ↔ x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
14 3 13 imbitrdi ⊢ R ∈ TosetRel ∧ y ∈ dom ⁡ R ∧ x ∈ dom ⁡ R → y R x → x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
15 14 3com23 ⊢ R ∈ TosetRel ∧ x ∈ dom ⁡ R ∧ y ∈ dom ⁡ R → y R x → x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
16 1 tsrlin ⊢ R ∈ TosetRel ∧ x ∈ dom ⁡ R ∧ y ∈ dom ⁡ R → x R y ∨ y R x
17 2 15 16 mpjaod ⊢ R ∈ TosetRel ∧ x ∈ dom ⁡ R ∧ y ∈ dom ⁡ R → x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
18 17 3expb ⊢ R ∈ TosetRel ∧ x ∈ dom ⁡ R ∧ y ∈ dom ⁡ R → x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
19 18 ralrimivva ⊢ R ∈ TosetRel → ∀ x ∈ dom ⁡ R ∀ y ∈ dom ⁡ R x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
20 1 ordttopon ⊢ R ∈ TosetRel → ordTop ⁡ R ∈ TopOn ⁡ dom ⁡ R
21 ishaus2 ⊢ ordTop ⁡ R ∈ TopOn ⁡ dom ⁡ R → ordTop ⁡ R ∈ Haus ↔ ∀ x ∈ dom ⁡ R ∀ y ∈ dom ⁡ R x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
22 20 21 syl ⊢ R ∈ TosetRel → ordTop ⁡ R ∈ Haus ↔ ∀ x ∈ dom ⁡ R ∀ y ∈ dom ⁡ R x ≠ y → ∃ m ∈ ordTop ⁡ R ∃ n ∈ ordTop ⁡ R x ∈ m ∧ y ∈ n ∧ m ∩ n = ∅
23 19 22 mpbird ⊢ R ∈ TosetRel → ordTop ⁡ R ∈ Haus