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Theorem txdis

Description: The topological product of discrete spaces is discrete. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion txdis ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → 𝒫 A × t 𝒫 B = 𝒫 A × B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 distop ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ Top
2 distop ⊢ B ∈ W → 𝒫 B ∈ Top
3 unipw ⊢ ⋃ 𝒫 A = A
4 3 eqcomi ⊢ A = ⋃ 𝒫 A
5 unipw ⊢ ⋃ 𝒫 B = B
6 5 eqcomi ⊢ B = ⋃ 𝒫 B
7 4 6 txuni ⊢ 𝒫 A ∈ Top ∧ 𝒫 B ∈ Top → A × B = ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B
8 1 2 7 syl2an ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → A × B = ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B
9 eqimss2 ⊢ A × B = ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B → ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B ⊆ A × B
10 8 9 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B ⊆ A × B
11 sspwuni ⊢ 𝒫 A × t 𝒫 B ⊆ 𝒫 A × B ↔ ⋃ 𝒫 A × t 𝒫 B ⊆ A × B
12 10 11 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → 𝒫 A × t 𝒫 B ⊆ 𝒫 A × B
13 elelpwi ⊢ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y ∈ A × B
14 13 adantl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y ∈ A × B
15 xp1st ⊢ y ∈ A × B → 1 st ⁡ y ∈ A
16 snelpwi ⊢ 1 st ⁡ y ∈ A → 1 st ⁡ y ∈ 𝒫 A
17 14 15 16 3syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → 1 st ⁡ y ∈ 𝒫 A
18 xp2nd ⊢ y ∈ A × B → 2 nd ⁡ y ∈ B
19 snelpwi ⊢ 2 nd ⁡ y ∈ B → 2 nd ⁡ y ∈ 𝒫 B
20 14 18 19 3syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → 2 nd ⁡ y ∈ 𝒫 B
21 vsnid ⊢ y ∈ y
22 1st2nd2 ⊢ y ∈ A × B → y = 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
23 14 22 syl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y = 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
24 23 sneqd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y = 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
25 21 24 eleqtrid ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y ∈ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
26 simprl ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → y ∈ x
27 23 26 eqeltrrd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ∈ x
28 27 snssd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ⊆ x
29 xpeq1 ⊢ z = 1 st ⁡ y → z × w = 1 st ⁡ y × w
30 29 eleq2d ⊢ z = 1 st ⁡ y → y ∈ z × w ↔ y ∈ 1 st ⁡ y × w
31 29 sseq1d ⊢ z = 1 st ⁡ y → z × w ⊆ x ↔ 1 st ⁡ y × w ⊆ x
32 30 31 anbi12d ⊢ z = 1 st ⁡ y → y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x ↔ y ∈ 1 st ⁡ y × w ∧ 1 st ⁡ y × w ⊆ x
33 xpeq2 ⊢ w = 2 nd ⁡ y → 1 st ⁡ y × w = 1 st ⁡ y × 2 nd ⁡ y
34 fvex ⊢ 1 st ⁡ y ∈ V
35 fvex ⊢ 2 nd ⁡ y ∈ V
36 34 35 xpsn ⊢ 1 st ⁡ y × 2 nd ⁡ y = 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
37 33 36 eqtrdi ⊢ w = 2 nd ⁡ y → 1 st ⁡ y × w = 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
38 37 eleq2d ⊢ w = 2 nd ⁡ y → y ∈ 1 st ⁡ y × w ↔ y ∈ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y
39 37 sseq1d ⊢ w = 2 nd ⁡ y → 1 st ⁡ y × w ⊆ x ↔ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ⊆ x
40 38 39 anbi12d ⊢ w = 2 nd ⁡ y → y ∈ 1 st ⁡ y × w ∧ 1 st ⁡ y × w ⊆ x ↔ y ∈ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ∧ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ⊆ x
41 32 40 rspc2ev ⊢ 1 st ⁡ y ∈ 𝒫 A ∧ 2 nd ⁡ y ∈ 𝒫 B ∧ y ∈ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ∧ 1 st ⁡ y 2 nd ⁡ y ⊆ x → ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
42 17 20 25 28 41 syl112anc ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x ∧ x ∈ 𝒫 A × B → ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
43 42 expr ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W ∧ y ∈ x → x ∈ 𝒫 A × B → ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
44 43 ralrimdva ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → x ∈ 𝒫 A × B → ∀ y ∈ x ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
45 eltx ⊢ 𝒫 A ∈ Top ∧ 𝒫 B ∈ Top → x ∈ 𝒫 A × t 𝒫 B ↔ ∀ y ∈ x ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
46 1 2 45 syl2an ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → x ∈ 𝒫 A × t 𝒫 B ↔ ∀ y ∈ x ∃ z ∈ 𝒫 A ∃ w ∈ 𝒫 B y ∈ z × w ∧ z × w ⊆ x
47 44 46 sylibrd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → x ∈ 𝒫 A × B → x ∈ 𝒫 A × t 𝒫 B
48 47 ssrdv ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → 𝒫 A × B ⊆ 𝒫 A × t 𝒫 B
49 12 48 eqssd ⊢ A ∈ V ∧ B ∈ W → 𝒫 A × t 𝒫 B = 𝒫 A × B