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Theorem sepnsepo

Description: Open neighborhood and neighborhood is equivalent regarding disjointness for both sides. Namely, separatedness by open neighborhoods is equivalent to separatedness by neighborhoods. (Contributed by Zhi Wang, 1-Sep-2024)

Ref Expression
Hypothesis sepnsepolem2.1 ⊢ φ → J ∈ Top
Assertion sepnsepo ⊢ φ → ∃ x ∈ nei ⁡ J ⁡ C ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J ∃ y ∈ J C ⊆ x ∧ D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sepnsepolem2.1 ⊢ φ → J ∈ Top
2 id ⊢ J ∈ Top → J ∈ Top
3 2 sepnsepolem2 ⊢ J ∈ Top → ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ y ∈ J D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
4 3 anbi2d ⊢ J ∈ Top → C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ J D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
5 4 rexbidv ⊢ J ∈ Top → ∃ x ∈ J C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ J D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
6 ssrin ⊢ z ⊆ x → z ∩ y ⊆ x ∩ y
7 sseq0 ⊢ z ∩ y ⊆ x ∩ y ∧ x ∩ y = ∅ → z ∩ y = ∅
8 7 ex ⊢ z ∩ y ⊆ x ∩ y → x ∩ y = ∅ → z ∩ y = ∅
9 6 8 syl ⊢ z ⊆ x → x ∩ y = ∅ → z ∩ y = ∅
10 9 adantl ⊢ J ∈ Top ∧ z ⊆ x → x ∩ y = ∅ → z ∩ y = ∅
11 10 reximdv ⊢ J ∈ Top ∧ z ⊆ x → ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ → ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D z ∩ y = ∅
12 simpr ⊢ J ∈ Top ∧ x = z → x = z
13 12 ineq1d ⊢ J ∈ Top ∧ x = z → x ∩ y = z ∩ y
14 13 eqeq1d ⊢ J ∈ Top ∧ x = z → x ∩ y = ∅ ↔ z ∩ y = ∅
15 14 rexbidv ⊢ J ∈ Top ∧ x = z → ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D z ∩ y = ∅
16 2 11 15 opnneibid ⊢ J ∈ Top → ∃ x ∈ nei ⁡ J ⁡ C ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅
17 sepnsepolem1 ⊢ ∃ x ∈ J ∃ y ∈ J C ⊆ x ∧ D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ J D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
18 17 a1i ⊢ J ∈ Top → ∃ x ∈ J ∃ y ∈ J C ⊆ x ∧ D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J C ⊆ x ∧ ∃ y ∈ J D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
19 5 16 18 3bitr4d ⊢ J ∈ Top → ∃ x ∈ nei ⁡ J ⁡ C ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J ∃ y ∈ J C ⊆ x ∧ D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅
20 1 19 syl ⊢ φ → ∃ x ∈ nei ⁡ J ⁡ C ∃ y ∈ nei ⁡ J ⁡ D x ∩ y = ∅ ↔ ∃ x ∈ J ∃ y ∈ J C ⊆ x ∧ D ⊆ y ∧ x ∩ y = ∅