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Theorem qtopbaslem

Description: The set of open intervals with endpoints in a subset forms a basis for a topology. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jun-2014)

Ref Expression
Hypothesis qtopbas.1 ⊢ S ⊆ ℝ *
Assertion qtopbaslem ⊢ . S × S ∈ TopBases

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qtopbas.1 ⊢ S ⊆ ℝ *
2 iooex ⊢ . ∈ V
3 2 imaex ⊢ . S × S ∈ V
4 1 sseli ⊢ z ∈ S → z ∈ ℝ *
5 1 sseli ⊢ w ∈ S → w ∈ ℝ *
6 4 5 anim12i ⊢ z ∈ S ∧ w ∈ S → z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ *
7 1 sseli ⊢ v ∈ S → v ∈ ℝ *
8 1 sseli ⊢ u ∈ S → u ∈ ℝ *
9 7 8 anim12i ⊢ v ∈ S ∧ u ∈ S → v ∈ ℝ * ∧ u ∈ ℝ *
10 iooin ⊢ z ∈ ℝ * ∧ w ∈ ℝ * ∧ v ∈ ℝ * ∧ u ∈ ℝ * → z w ∩ v u = if z ≤ v v z if w ≤ u w u
11 6 9 10 syl2an ⊢ z ∈ S ∧ w ∈ S ∧ v ∈ S ∧ u ∈ S → z w ∩ v u = if z ≤ v v z if w ≤ u w u
12 ifcl ⊢ v ∈ S ∧ z ∈ S → if z ≤ v v z ∈ S
13 12 ancoms ⊢ z ∈ S ∧ v ∈ S → if z ≤ v v z ∈ S
14 ifcl ⊢ w ∈ S ∧ u ∈ S → if w ≤ u w u ∈ S
15 df-ov ⊢ if z ≤ v v z if w ≤ u w u = . ⁡ if z ≤ v v z if w ≤ u w u
16 opelxpi ⊢ if z ≤ v v z ∈ S ∧ if w ≤ u w u ∈ S → if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ S × S
17 ioof ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ
18 ffun ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ → Fun ⁡ .
19 17 18 ax-mp ⊢ Fun ⁡ .
20 xpss12 ⊢ S ⊆ ℝ * ∧ S ⊆ ℝ * → S × S ⊆ ℝ * × ℝ *
21 1 1 20 mp2an ⊢ S × S ⊆ ℝ * × ℝ *
22 17 fdmi ⊢ dom ⁡ . = ℝ * × ℝ *
23 21 22 sseqtrri ⊢ S × S ⊆ dom ⁡ .
24 funfvima2 ⊢ Fun ⁡ . ∧ S × S ⊆ dom ⁡ . → if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ S × S → . ⁡ if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
25 19 23 24 mp2an ⊢ if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ S × S → . ⁡ if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
26 16 25 syl ⊢ if z ≤ v v z ∈ S ∧ if w ≤ u w u ∈ S → . ⁡ if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
27 15 26 eqeltrid ⊢ if z ≤ v v z ∈ S ∧ if w ≤ u w u ∈ S → if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
28 13 14 27 syl2an ⊢ z ∈ S ∧ v ∈ S ∧ w ∈ S ∧ u ∈ S → if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
29 28 an4s ⊢ z ∈ S ∧ w ∈ S ∧ v ∈ S ∧ u ∈ S → if z ≤ v v z if w ≤ u w u ∈ . S × S
30 11 29 eqeltrd ⊢ z ∈ S ∧ w ∈ S ∧ v ∈ S ∧ u ∈ S → z w ∩ v u ∈ . S × S
31 30 ralrimivva ⊢ z ∈ S ∧ w ∈ S → ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
32 31 rgen2 ⊢ ∀ z ∈ S ∀ w ∈ S ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
33 ffn ⊢ . : ℝ * × ℝ * ⟶ 𝒫 ℝ → . Fn ℝ * × ℝ *
34 17 33 ax-mp ⊢ . Fn ℝ * × ℝ *
35 ineq1 ⊢ x = . ⁡ t → x ∩ y = . ⁡ t ∩ y
36 35 eleq1d ⊢ x = . ⁡ t → x ∩ y ∈ . S × S ↔ . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S
37 36 ralbidv ⊢ x = . ⁡ t → ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S
38 37 ralima ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * ∧ S × S ⊆ ℝ * × ℝ * → ∀ x ∈ . S × S ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ t ∈ S × S ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S
39 34 21 38 mp2an ⊢ ∀ x ∈ . S × S ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ t ∈ S × S ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S
40 fveq2 ⊢ t = z w → . ⁡ t = . ⁡ z w
41 df-ov ⊢ z w = . ⁡ z w
42 40 41 eqtr4di ⊢ t = z w → . ⁡ t = z w
43 42 ineq1d ⊢ t = z w → . ⁡ t ∩ y = z w ∩ y
44 43 eleq1d ⊢ t = z w → . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S ↔ z w ∩ y ∈ . S × S
45 44 ralbidv ⊢ t = z w → ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ y ∈ . S × S z w ∩ y ∈ . S × S
46 ineq2 ⊢ y = . ⁡ t → z w ∩ y = z w ∩ . ⁡ t
47 46 eleq1d ⊢ y = . ⁡ t → z w ∩ y ∈ . S × S ↔ z w ∩ . ⁡ t ∈ . S × S
48 47 ralima ⊢ . Fn ℝ * × ℝ * ∧ S × S ⊆ ℝ * × ℝ * → ∀ y ∈ . S × S z w ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ t ∈ S × S z w ∩ . ⁡ t ∈ . S × S
49 34 21 48 mp2an ⊢ ∀ y ∈ . S × S z w ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ t ∈ S × S z w ∩ . ⁡ t ∈ . S × S
50 fveq2 ⊢ t = v u → . ⁡ t = . ⁡ v u
51 df-ov ⊢ v u = . ⁡ v u
52 50 51 eqtr4di ⊢ t = v u → . ⁡ t = v u
53 52 ineq2d ⊢ t = v u → z w ∩ . ⁡ t = z w ∩ v u
54 53 eleq1d ⊢ t = v u → z w ∩ . ⁡ t ∈ . S × S ↔ z w ∩ v u ∈ . S × S
55 54 ralxp ⊢ ∀ t ∈ S × S z w ∩ . ⁡ t ∈ . S × S ↔ ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
56 49 55 bitri ⊢ ∀ y ∈ . S × S z w ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
57 45 56 bitrdi ⊢ t = z w → ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
58 57 ralxp ⊢ ∀ t ∈ S × S ∀ y ∈ . S × S . ⁡ t ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ z ∈ S ∀ w ∈ S ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
59 39 58 bitri ⊢ ∀ x ∈ . S × S ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S ↔ ∀ z ∈ S ∀ w ∈ S ∀ v ∈ S ∀ u ∈ S z w ∩ v u ∈ . S × S
60 32 59 mpbir ⊢ ∀ x ∈ . S × S ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S
61 fiinbas ⊢ . S × S ∈ V ∧ ∀ x ∈ . S × S ∀ y ∈ . S × S x ∩ y ∈ . S × S → . S × S ∈ TopBases
62 3 60 61 mp2an ⊢ . S × S ∈ TopBases