Metamath Proof Explorer


Theorem circtopn

Description: The topology of the unit circle is generated by open intervals of the polar coordinate. (Contributed by Thierry Arnoux, 4-Jan-2020)

Ref Expression
Hypotheses circtopn.i โŠข ๐ผ = ( 0 [,] ( 2 ยท ฯ€ ) )
circtopn.j โŠข ๐ฝ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
circtopn.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐‘ฅ ) ) )
circtopn.c โŠข ๐ถ = ( โ—ก abs โ€œ { 1 } )
Assertion circtopn ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopOpen โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 circtopn.i โŠข ๐ผ = ( 0 [,] ( 2 ยท ฯ€ ) )
2 circtopn.j โŠข ๐ฝ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
3 circtopn.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( exp โ€˜ ( i ยท ๐‘ฅ ) ) )
4 circtopn.c โŠข ๐ถ = ( โ—ก abs โ€œ { 1 } )
5 pwuni โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) โІ ๐’ซ โˆช ( ๐ฝ qTop ๐น )
6 retop โŠข ( topGen โ€˜ ran (,) ) โˆˆ Top
7 2 6 eqeltri โŠข ๐ฝ โˆˆ Top
8 3 4 efifo โŠข ๐น : โ„ โ€“ontoโ†’ ๐ถ
9 uniretop โŠข โ„ = โˆช ( topGen โ€˜ ran (,) )
10 2 unieqi โŠข โˆช ๐ฝ = โˆช ( topGen โ€˜ ran (,) )
11 9 10 eqtr4i โŠข โ„ = โˆช ๐ฝ
12 11 qtopuni โŠข ( ( ๐ฝ โˆˆ Top โˆง ๐น : โ„ โ€“ontoโ†’ ๐ถ ) โ†’ ๐ถ = โˆช ( ๐ฝ qTop ๐น ) )
13 7 8 12 mp2an โŠข ๐ถ = โˆช ( ๐ฝ qTop ๐น )
14 13 pweqi โŠข ๐’ซ ๐ถ = ๐’ซ โˆช ( ๐ฝ qTop ๐น )
15 5 14 sseqtrri โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) โІ ๐’ซ ๐ถ
16 eqidd โŠข ( โŠค โ†’ ( ๐น โ€œs โ„fld ) = ( ๐น โ€œs โ„fld ) )
17 rebase โŠข โ„ = ( Base โ€˜ โ„fld )
18 17 a1i โŠข ( โŠค โ†’ โ„ = ( Base โ€˜ โ„fld ) )
19 8 a1i โŠข ( โŠค โ†’ ๐น : โ„ โ€“ontoโ†’ ๐ถ )
20 recms โŠข โ„fld โˆˆ CMetSp
21 20 a1i โŠข ( โŠค โ†’ โ„fld โˆˆ CMetSp )
22 16 18 19 21 imasbas โŠข ( โŠค โ†’ ๐ถ = ( Base โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) ) )
23 22 mptru โŠข ๐ถ = ( Base โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) )
24 retopn โŠข ( topGen โ€˜ ran (,) ) = ( TopOpen โ€˜ โ„fld )
25 2 24 eqtri โŠข ๐ฝ = ( TopOpen โ€˜ โ„fld )
26 eqid โŠข ( TopSet โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) ) = ( TopSet โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) )
27 16 18 19 21 25 26 imastset โŠข ( โŠค โ†’ ( TopSet โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) ) = ( ๐ฝ qTop ๐น ) )
28 27 mptru โŠข ( TopSet โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) ) = ( ๐ฝ qTop ๐น )
29 28 eqcomi โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopSet โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) )
30 23 29 topnid โŠข ( ( ๐ฝ qTop ๐น ) โІ ๐’ซ ๐ถ โ†’ ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopOpen โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) ) )
31 15 30 ax-mp โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopOpen โ€˜ ( ๐น โ€œs โ„fld ) )