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Theorem uffix2

Description: A classification of fixed ultrafilters. (Contributed by Mario Carneiro, 24-May-2015) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion uffix2 ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ⋂ F ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ X F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ufilfil ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → F ∈ Fil ⁡ X
2 filn0 ⊢ F ∈ Fil ⁡ X → F ≠ ∅
3 intssuni ⊢ F ≠ ∅ → ⋂ F ⊆ ⋃ F
4 1 2 3 3syl ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ⋂ F ⊆ ⋃ F
5 filunibas ⊢ F ∈ Fil ⁡ X → ⋃ F = X
6 1 5 syl ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ⋃ F = X
7 4 6 sseqtrd ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ⋂ F ⊆ X
8 7 sseld ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → x ∈ ⋂ F → x ∈ X
9 8 pm4.71rd ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → x ∈ ⋂ F ↔ x ∈ X ∧ x ∈ ⋂ F
10 uffixfr ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → x ∈ ⋂ F ↔ F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y
11 10 anbi2d ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → x ∈ X ∧ x ∈ ⋂ F ↔ x ∈ X ∧ F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y
12 9 11 bitrd ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → x ∈ ⋂ F ↔ x ∈ X ∧ F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y
13 12 exbidv ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ∃ x x ∈ ⋂ F ↔ ∃ x x ∈ X ∧ F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y
14 n0 ⊢ ⋂ F ≠ ∅ ↔ ∃ x x ∈ ⋂ F
15 df-rex ⊢ ∃ x ∈ X F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y ↔ ∃ x x ∈ X ∧ F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y
16 13 14 15 3bitr4g ⊢ F ∈ UFil ⁡ X → ⋂ F ≠ ∅ ↔ ∃ x ∈ X F = y ∈ 𝒫 X | x ∈ y