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Theorem qdensere

Description: QQ is dense in the standard topology on RR . (Contributed by NM, 1-Mar-2007)

Ref Expression
Assertion qdensere ⊢ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ = ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 retop ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ Top
2 qssre ⊢ ℚ ⊆ ℝ
3 uniretop ⊢ ℝ = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ .
4 3 clsss3 ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ Top ∧ ℚ ⊆ ℝ → cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ ⊆ ℝ
5 1 2 4 mp2an ⊢ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ ⊆ ℝ
6 ioof ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ
7 ffn ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ → . Fn ℝ * × ℝ *
8 ovelrn ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * → y ∈ ran ⁡ . ↔ ∃ z ∈ ℝ * ∃ w ∈ ℝ * y = z w
9 6 7 8 mp2b ⊢ y ∈ ran ⁡ . ↔ ∃ z ∈ ℝ * ∃ w ∈ ℝ * y = z w
10 elioo3g ⊢ x ∈ z w ↔ z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * ∧ z < x ∧ x < w
11 10 simplbi ⊢ x ∈ z w → z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ *
12 11 simp1d ⊢ x ∈ z w → z ∈ ℝ *
13 12 ad2antrr ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → z ∈ ℝ *
14 11 simp2d ⊢ x ∈ z w → w ∈ ℝ *
15 14 ad2antrr ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → w ∈ ℝ *
16 qre ⊢ y ∈ ℚ → y ∈ ℝ
17 16 ad2antlr ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → y ∈ ℝ
18 17 rexrd ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → y ∈ ℝ *
19 13 15 18 3jca ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ *
20 simpr ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → z < y ∧ y < w
21 elioo3g ⊢ y ∈ z w ↔ z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ y ∈ ℝ * ∧ z < y ∧ y < w
22 19 20 21 sylanbrc ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → y ∈ z w
23 simplr ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → y ∈ ℚ
24 inelcm ⊢ y ∈ z w ∧ y ∈ ℚ → z w ∩ ℚ ≠ ∅
25 22 23 24 syl2anc ⊢ x ∈ z w ∧ y ∈ ℚ ∧ z < y ∧ y < w → z w ∩ ℚ ≠ ∅
26 11 simp3d ⊢ x ∈ z w → x ∈ ℝ *
27 eliooord ⊢ x ∈ z w → z < x ∧ x < w
28 27 simpld ⊢ x ∈ z w → z < x
29 27 simprd ⊢ x ∈ z w → x < w
30 12 26 14 28 29 xrlttrd ⊢ x ∈ z w → z < w
31 qbtwnxr ⊢ z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ z < w → ∃ y ∈ ℚ z < y ∧ y < w
32 12 14 30 31 syl3anc ⊢ x ∈ z w → ∃ y ∈ ℚ z < y ∧ y < w
33 25 32 r19.29a ⊢ x ∈ z w → z w ∩ ℚ ≠ ∅
34 33 a1i ⊢ y = z w → x ∈ z w → z w ∩ ℚ ≠ ∅
35 eleq2 ⊢ y = z w → x ∈ y ↔ x ∈ z w
36 ineq1 ⊢ y = z w → y ∩ ℚ = z w ∩ ℚ
37 36 neeq1d ⊢ y = z w → y ∩ ℚ ≠ ∅ ↔ z w ∩ ℚ ≠ ∅
38 34 35 37 3imtr4d ⊢ y = z w → x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
39 38 rexlimivw ⊢ ∃ w ∈ ℝ * y = z w → x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
40 39 rexlimivw ⊢ ∃ z ∈ ℝ * ∃ w ∈ ℝ * y = z w → x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
41 9 40 sylbi ⊢ y ∈ ran ⁡ . → x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
42 41 rgen ⊢ ∀ y ∈ ran ⁡ . x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
43 eqidd ⊢ x ∈ ℝ → topGen ⁡ ran ⁡ . = topGen ⁡ ran ⁡ .
44 3 a1i ⊢ x ∈ ℝ → ℝ = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ .
45 retopbas ⊢ ran ⁡ . ∈ TopBases
46 45 a1i ⊢ x ∈ ℝ → ran ⁡ . ∈ TopBases
47 2 a1i ⊢ x ∈ ℝ → ℚ ⊆ ℝ
48 id ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ
49 43 44 46 47 48 elcls3 ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ ↔ ∀ y ∈ ran ⁡ . x ∈ y → y ∩ ℚ ≠ ∅
50 42 49 mpbiri ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ
51 50 ssriv ⊢ ℝ ⊆ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ
52 5 51 eqssi ⊢ cls ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ ℚ = ℝ