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Theorem restcls

Description: A closure in a subspace topology. (Contributed by Jeff Hankins, 22-Jan-2010) (Revised by Mario Carneiro, 15-Dec-2013)

Ref Expression
Hypotheses restcls.1 ⊢ X = ⋃ J
restcls.2 ⊢ K = J ↾ 𝑡 Y
Assertion restcls ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ K ⁡ S = cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 restcls.1 ⊢ X = ⋃ J
2 restcls.2 ⊢ K = J ↾ 𝑡 Y
3 simp1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → J ∈ Top
4 sstr ⊢ S ⊆ Y ∧ Y ⊆ X → S ⊆ X
5 4 ancoms ⊢ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ X
6 5 3adant1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ X
7 1 clscld ⊢ J ∈ Top ∧ S ⊆ X → cls ⁡ J ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J
8 3 6 7 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J
9 eqid ⊢ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y
10 ineq1 ⊢ x = cls ⁡ J ⁡ S → x ∩ Y = cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y
11 10 rspceeqv ⊢ cls ⁡ J ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y → ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = x ∩ Y
12 8 9 11 sylancl ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = x ∩ Y
13 2 fveq2i ⊢ Clsd ⁡ K = Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y
14 13 eleq2i ⊢ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ K ↔ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y
15 1 restcld ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = x ∩ Y
16 15 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = x ∩ Y
17 14 16 bitrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ K ↔ ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y = x ∩ Y
18 12 17 mpbird ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ K
19 1 sscls ⊢ J ∈ Top ∧ S ⊆ X → S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S
20 3 6 19 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S
21 simp3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ Y
22 20 21 ssind ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y
23 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
24 23 clsss2 ⊢ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ∈ Clsd ⁡ K ∧ S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y → cls ⁡ K ⁡ S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y
25 18 22 24 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ K ⁡ S ⊆ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y
26 2 fveq2i ⊢ cls ⁡ K = cls ⁡ J ↾ 𝑡 Y
27 26 fveq1i ⊢ cls ⁡ K ⁡ S = cls ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S
28 id ⊢ Y ⊆ X → Y ⊆ X
29 1 topopn ⊢ J ∈ Top → X ∈ J
30 ssexg ⊢ Y ⊆ X ∧ X ∈ J → Y ∈ V
31 28 29 30 syl2anr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → Y ∈ V
32 resttop ⊢ J ∈ Top ∧ Y ∈ V → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
33 31 32 syldan ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
34 33 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
35 1 restuni ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → Y = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
36 35 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → Y = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
37 21 36 sseqtrd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y
38 eqid ⊢ ⋃ J ↾ 𝑡 Y = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
39 38 clscld ⊢ J ↾ 𝑡 Y ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y → cls ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y
40 34 37 39 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y
41 27 40 eqeltrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ K ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y
42 1 restcld ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → cls ⁡ K ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y
43 42 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ K ⁡ S ∈ Clsd ⁡ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y
44 41 43 mpbid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → ∃ x ∈ Clsd ⁡ J cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y
45 2 33 eqeltrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → K ∈ Top
46 45 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → K ∈ Top
47 2 unieqi ⊢ ⋃ K = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
48 47 eqcomi ⊢ ⋃ J ↾ 𝑡 Y = ⋃ K
49 48 sscls ⊢ K ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y → S ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
50 46 37 49 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
51 50 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → S ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
52 inss1 ⊢ x ∩ Y ⊆ x
53 sseq1 ⊢ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ K ⁡ S ⊆ x ↔ x ∩ Y ⊆ x
54 52 53 mpbiri ⊢ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ K ⁡ S ⊆ x
55 54 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ K ⁡ S ⊆ x
56 51 55 sstrd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → S ⊆ x
57 1 clsss2 ⊢ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ S ⊆ x → cls ⁡ J ⁡ S ⊆ x
58 57 adantl ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ S ⊆ x → cls ⁡ J ⁡ S ⊆ x
59 58 ssrind ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ S ⊆ x → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ x ∩ Y
60 sseq2 ⊢ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S ↔ cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ x ∩ Y
61 59 60 syl5ibrcom ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ S ⊆ x → cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
62 61 expr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J → S ⊆ x → cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
63 62 com23 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J → cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → S ⊆ x → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
64 63 impr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → S ⊆ x → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
65 56 64 mpd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ x ∈ Clsd ⁡ J ∧ cls ⁡ K ⁡ S = x ∩ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
66 44 65 rexlimddv ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y ⊆ cls ⁡ K ⁡ S
67 25 66 eqssd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → cls ⁡ K ⁡ S = cls ⁡ J ⁡ S ∩ Y