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Theorem restntr

Description: An interior in a subspace topology. Willard inGeneral Topology says that there is no analogue of restcls for interiors. In some sense, that is true. (Contributed by Jeff Hankins, 23-Jan-2010) (Revised by Mario Carneiro, 15-Dec-2013)

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

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 restcls.1 ⊢ X = ⋃ J
2 restcls.2 ⊢ K = J ↾ 𝑡 Y
3 2 fveq2i ⊢ int ⁡ K = int ⁡ J ↾ 𝑡 Y
4 3 fveq1i ⊢ int ⁡ K ⁡ S = int ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S
5 1 topopn ⊢ J ∈ Top → X ∈ J
6 ssexg ⊢ Y ⊆ X ∧ X ∈ J → Y ∈ V
7 6 ancoms ⊢ X ∈ J ∧ Y ⊆ X → Y ∈ V
8 5 7 sylan ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → Y ∈ V
9 resttop ⊢ J ∈ Top ∧ Y ∈ V → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
10 8 9 syldan ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
11 10 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
12 1 restuni ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → Y = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
13 12 sseq2d ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → S ⊆ Y ↔ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y
14 13 biimp3a ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y
15 eqid ⊢ ⋃ J ↾ 𝑡 Y = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
16 15 ntropn ⊢ J ↾ 𝑡 Y ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y → int ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S ∈ J ↾ 𝑡 Y
17 11 14 16 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ↾ 𝑡 Y ⁡ S ∈ J ↾ 𝑡 Y
18 4 17 eqeltrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ K ⁡ S ∈ J ↾ 𝑡 Y
19 simp1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → J ∈ Top
20 uniexg ⊢ J ∈ Top → ⋃ J ∈ V
21 1 20 eqeltrid ⊢ J ∈ Top → X ∈ V
22 ssexg ⊢ Y ⊆ X ∧ X ∈ V → Y ∈ V
23 21 22 sylan2 ⊢ Y ⊆ X ∧ J ∈ Top → Y ∈ V
24 23 ancoms ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X → Y ∈ V
25 24 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → Y ∈ V
26 elrest ⊢ J ∈ Top ∧ Y ∈ V → int ⁡ K ⁡ S ∈ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ o ∈ J int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y
27 19 25 26 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ K ⁡ S ∈ J ↾ 𝑡 Y ↔ ∃ o ∈ J int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y
28 18 27 mpbid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → ∃ o ∈ J int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y
29 1 eltopss ⊢ J ∈ Top ∧ o ∈ J → o ⊆ X
30 29 sseld ⊢ J ∈ Top ∧ o ∈ J → x ∈ o → x ∈ X
31 30 adantrr ⊢ J ∈ Top ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o → x ∈ X
32 31 3ad2antl1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o → x ∈ X
33 eldif ⊢ x ∈ X ∖ Y ↔ x ∈ X ∧ ¬ x ∈ Y
34 33 simplbi2 ⊢ x ∈ X → ¬ x ∈ Y → x ∈ X ∖ Y
35 34 orrd ⊢ x ∈ X → x ∈ Y ∨ x ∈ X ∖ Y
36 32 35 syl6 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o → x ∈ Y ∨ x ∈ X ∖ Y
37 elin ⊢ x ∈ o ∩ Y ↔ x ∈ o ∧ x ∈ Y
38 eleq2 ⊢ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ↔ x ∈ o ∩ Y
39 elun1 ⊢ x ∈ int ⁡ K ⁡ S → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
40 38 39 biimtrrdi ⊢ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o ∩ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
41 40 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o ∩ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
42 37 41 biimtrrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o ∧ x ∈ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
43 42 expdimp ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y ∧ x ∈ o → x ∈ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
44 elun2 ⊢ x ∈ X ∖ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
45 44 a1i ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y ∧ x ∈ o → x ∈ X ∖ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
46 43 45 jaod ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y ∧ x ∈ o → x ∈ Y ∨ x ∈ X ∖ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
47 46 ex ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o → x ∈ Y ∨ x ∈ X ∖ Y → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
48 36 47 mpdd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → x ∈ o → x ∈ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
49 48 ssrdv ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → o ⊆ int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y
50 11 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → J ↾ 𝑡 Y ∈ Top
51 2 50 eqeltrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → K ∈ Top
52 14 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y
53 2 unieqi ⊢ ⋃ K = ⋃ J ↾ 𝑡 Y
54 53 eqcomi ⊢ ⋃ J ↾ 𝑡 Y = ⋃ K
55 54 ntrss2 ⊢ K ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ S
56 51 52 55 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ S
57 unss1 ⊢ int ⁡ K ⁡ S ⊆ S → int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y ⊆ S ∪ X ∖ Y
58 56 57 syl ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ∪ X ∖ Y ⊆ S ∪ X ∖ Y
59 49 58 sstrd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → o ⊆ S ∪ X ∖ Y
60 simpl1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → J ∈ Top
61 sstr ⊢ S ⊆ Y ∧ Y ⊆ X → S ⊆ X
62 61 ancoms ⊢ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ X
63 62 3adant1 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ⊆ X
64 63 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → S ⊆ X
65 difss ⊢ X ∖ Y ⊆ X
66 unss ⊢ S ⊆ X ∧ X ∖ Y ⊆ X ↔ S ∪ X ∖ Y ⊆ X
67 64 65 66 sylanblc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → S ∪ X ∖ Y ⊆ X
68 simprl ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → o ∈ J
69 simprr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → o ⊆ S ∪ X ∖ Y
70 1 ssntr ⊢ J ∈ Top ∧ S ∪ X ∖ Y ⊆ X ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → o ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y
71 60 67 68 69 70 syl22anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → o ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y
72 71 ssrind ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → o ∩ Y ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
73 sseq1 ⊢ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ↔ o ∩ Y ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
74 72 73 syl5ibrcom ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ o ⊆ S ∪ X ∖ Y → int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
75 74 expr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J → o ⊆ S ∪ X ∖ Y → int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
76 75 com23 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J → int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → o ⊆ S ∪ X ∖ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
77 76 impr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → o ⊆ S ∪ X ∖ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
78 59 77 mpd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y ∧ o ∈ J ∧ int ⁡ K ⁡ S = o ∩ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
79 28 78 rexlimddv ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ K ⁡ S ⊆ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
80 2 11 eqeltrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → K ∈ Top
81 8 3adant3 ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → Y ∈ V
82 63 65 66 sylanblc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ∪ X ∖ Y ⊆ X
83 1 ntropn ⊢ J ∈ Top ∧ S ∪ X ∖ Y ⊆ X → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∈ J
84 19 82 83 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∈ J
85 elrestr ⊢ J ∈ Top ∧ Y ∈ V ∧ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∈ J → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ∈ J ↾ 𝑡 Y
86 19 81 84 85 syl3anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ∈ J ↾ 𝑡 Y
87 86 2 eleqtrrdi ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ∈ K
88 1 ntrss2 ⊢ J ∈ Top ∧ S ∪ X ∖ Y ⊆ X → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ⊆ S ∪ X ∖ Y
89 19 82 88 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ⊆ S ∪ X ∖ Y
90 89 ssrind ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ S ∪ X ∖ Y ∩ Y
91 elin ⊢ x ∈ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ↔ x ∈ S ∪ X ∖ Y ∧ x ∈ Y
92 elun ⊢ x ∈ S ∪ X ∖ Y ↔ x ∈ S ∨ x ∈ X ∖ Y
93 orcom ⊢ x ∈ S ∨ x ∈ X ∖ Y ↔ x ∈ X ∖ Y ∨ x ∈ S
94 df-or ⊢ x ∈ X ∖ Y ∨ x ∈ S ↔ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S
95 93 94 bitri ⊢ x ∈ S ∨ x ∈ X ∖ Y ↔ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S
96 92 95 bitri ⊢ x ∈ S ∪ X ∖ Y ↔ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S
97 96 anbi1i ⊢ x ∈ S ∪ X ∖ Y ∧ x ∈ Y ↔ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S ∧ x ∈ Y
98 91 97 bitri ⊢ x ∈ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ↔ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S ∧ x ∈ Y
99 elndif ⊢ x ∈ Y → ¬ x ∈ X ∖ Y
100 pm2.27 ⊢ ¬ x ∈ X ∖ Y → ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S → x ∈ S
101 99 100 syl ⊢ x ∈ Y → ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S → x ∈ S
102 101 impcom ⊢ ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S ∧ x ∈ Y → x ∈ S
103 102 a1i ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → ¬ x ∈ X ∖ Y → x ∈ S ∧ x ∈ Y → x ∈ S
104 98 103 biimtrid ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → x ∈ S ∪ X ∖ Y ∩ Y → x ∈ S
105 104 ssrdv ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ S
106 90 105 sstrd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ S
107 54 ssntr ⊢ K ∈ Top ∧ S ⊆ ⋃ J ↾ 𝑡 Y ∧ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ∈ K ∧ int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ S → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ int ⁡ K ⁡ S
108 80 14 87 106 107 syl22anc ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y ⊆ int ⁡ K ⁡ S
109 79 108 eqssd ⊢ J ∈ Top ∧ Y ⊆ X ∧ S ⊆ Y → int ⁡ K ⁡ S = int ⁡ J ⁡ S ∪ X ∖ Y ∩ Y