Metamath Proof Explorer


Theorem dya2iocnei

Description: For any point of an open set of the usual topology on ( RR X. RR ) there is a closed-below open-above dyadic rational square which contains that point and is entirely in the open set. (Contributed by Thierry Arnoux, 21-Sep-2017)

Ref Expression
Hypotheses sxbrsiga.0 โŠข ๐ฝ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
dya2ioc.1 โŠข ๐ผ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค , ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ / ( 2 โ†‘ ๐‘› ) ) [,) ( ( ๐‘ฅ + 1 ) / ( 2 โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
dya2ioc.2 โŠข ๐‘… = ( ๐‘ข โˆˆ ran ๐ผ , ๐‘ฃ โˆˆ ran ๐ผ โ†ฆ ( ๐‘ข ร— ๐‘ฃ ) )
Assertion dya2iocnei ( ( ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sxbrsiga.0 โŠข ๐ฝ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
2 dya2ioc.1 โŠข ๐ผ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค , ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ( ๐‘ฅ / ( 2 โ†‘ ๐‘› ) ) [,) ( ( ๐‘ฅ + 1 ) / ( 2 โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
3 dya2ioc.2 โŠข ๐‘… = ( ๐‘ข โˆˆ ran ๐ผ , ๐‘ฃ โˆˆ ran ๐ผ โ†ฆ ( ๐‘ข ร— ๐‘ฃ ) )
4 elunii โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ด โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ โˆช ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) )
5 4 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ โˆช ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) )
6 1 tpr2uni โŠข โˆช ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) = ( โ„ ร— โ„ )
7 5 6 eleqtrdi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) )
8 eqid โŠข ( ๐‘ข โˆˆ โ„ , ๐‘ฃ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘ข + ( i ยท ๐‘ฃ ) ) ) = ( ๐‘ข โˆˆ โ„ , ๐‘ฃ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘ข + ( i ยท ๐‘ฃ ) ) )
9 eqid โŠข ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) = ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) )
10 1 8 9 tpr2rico โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) )
11 anass โŠข ( ( ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†” ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) ) )
12 1 2 3 9 dya2iocnrect โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) )
13 12 3expb โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) )
14 13 anim1i โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ ) ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) )
15 14 anasss โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ( ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) )
16 11 15 sylan2br โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) ) ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) )
17 r19.41v โŠข ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†” ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) )
18 simpll โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ )
19 simplr โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ๐‘ โІ ๐‘Ÿ )
20 simpr โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ๐‘Ÿ โІ ๐ด )
21 19 20 sstrd โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ๐‘ โІ ๐ด )
22 18 21 jca โŠข ( ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )
23 22 reximi โŠข ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )
24 17 23 sylbir โŠข ( ( โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐‘Ÿ ) โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )
25 16 24 syl โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )
26 25 rexlimdvaa โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( โ„ ร— โ„ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘Ÿ โˆˆ ran ( ๐‘’ โˆˆ ran (,) , ๐‘“ โˆˆ ran (,) โ†ฆ ( ๐‘’ ร— ๐‘“ ) ) ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ โІ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) ) )
27 7 10 26 sylc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ โˆˆ ran ๐‘… ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ โІ ๐ด ) )