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Theorem filufint

Description: A filter is equal to the intersection of the ultrafilters containing it. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Jan-2010) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion filufint ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } = 𝐹 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vex 𝑥 ∈ V
2 1 elintrab ( 𝑥 { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } ↔ ∀ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓𝑥𝑓 ) )
3 filsspw ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋 )
4 3 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋 )
5 difss ( 𝑋𝑥 ) ⊆ 𝑋
6 filtop ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → 𝑋𝐹 )
7 6 difexd ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ V )
8 7 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ V )
9 elpwg ( ( 𝑋𝑥 ) ∈ V → ( ( 𝑋𝑥 ) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ ( 𝑋𝑥 ) ⊆ 𝑋 ) )
10 8 9 syl ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑋𝑥 ) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ ( 𝑋𝑥 ) ⊆ 𝑋 ) )
11 5 10 mpbiri ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ 𝒫 𝑋 )
12 11 snssd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ 𝒫 𝑋 )
13 4 12 unssd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ 𝒫 𝑋 )
14 ssun1 𝐹 ⊆ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } )
15 filn0 ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → 𝐹 ≠ ∅ )
16 ssn0 ( ( 𝐹 ⊆ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ∧ 𝐹 ≠ ∅ ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ )
17 14 15 16 sylancr ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ )
18 17 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ )
19 elsni ( 𝑧 ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } → 𝑧 = ( 𝑋𝑥 ) )
20 filelss ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹 ) → 𝑦𝑋 )
21 20 3adant3 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → 𝑦𝑋 )
22 reldisj ( 𝑦𝑋 → ( ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) = ∅ ↔ 𝑦 ⊆ ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) ) )
23 21 22 syl ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) = ∅ ↔ 𝑦 ⊆ ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) ) )
24 dfss4 ( 𝑥𝑋 ↔ ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = 𝑥 )
25 24 biimpi ( 𝑥𝑋 → ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = 𝑥 )
26 25 sseq2d ( 𝑥𝑋 → ( 𝑦 ⊆ ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) ↔ 𝑦𝑥 ) )
27 26 3ad2ant3 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑦 ⊆ ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) ↔ 𝑦𝑥 ) )
28 23 27 bitrd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) = ∅ ↔ 𝑦𝑥 ) )
29 filss ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ( 𝑦𝐹𝑥𝑋𝑦𝑥 ) ) → 𝑥𝐹 )
30 29 3exp2 ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑦𝐹 → ( 𝑥𝑋 → ( 𝑦𝑥𝑥𝐹 ) ) ) )
31 30 3imp ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑦𝑥𝑥𝐹 ) )
32 28 31 sylbid ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) = ∅ → 𝑥𝐹 ) )
33 32 necon3bd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ≠ ∅ ) )
34 33 3exp ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑦𝐹 → ( 𝑥𝑋 → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ≠ ∅ ) ) ) )
35 34 com24 ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑥𝑋 → ( 𝑦𝐹 → ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ≠ ∅ ) ) ) )
36 35 3imp1 ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹 ) → ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ≠ ∅ )
37 ineq2 ( 𝑧 = ( 𝑋𝑥 ) → ( 𝑦𝑧 ) = ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) )
38 37 neeq1d ( 𝑧 = ( 𝑋𝑥 ) → ( ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ↔ ( 𝑦 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ≠ ∅ ) )
39 36 38 syl5ibrcom ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑦𝐹 ) → ( 𝑧 = ( 𝑋𝑥 ) → ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ) )
40 39 expimpd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦𝐹𝑧 = ( 𝑋𝑥 ) ) → ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ) )
41 19 40 sylan2i ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦𝐹𝑧 ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } ) → ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ) )
42 41 ralrimivv ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ∀ 𝑦𝐹𝑧 ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ )
43 filfbas ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
44 43 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
45 5 a1i ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ⊆ 𝑋 )
46 25 3ad2ant2 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) = ∅ ) → ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = 𝑥 )
47 difeq2 ( ( 𝑋𝑥 ) = ∅ → ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = ( 𝑋 ∖ ∅ ) )
48 dif0 ( 𝑋 ∖ ∅ ) = 𝑋
49 47 48 eqtrdi ( ( 𝑋𝑥 ) = ∅ → ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = 𝑋 )
50 49 3ad2ant3 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) = ∅ ) → ( 𝑋 ∖ ( 𝑋𝑥 ) ) = 𝑋 )
51 46 50 eqtr3d ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) = ∅ ) → 𝑥 = 𝑋 )
52 6 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) = ∅ ) → 𝑋𝐹 )
53 51 52 eqeltrd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) = ∅ ) → 𝑥𝐹 )
54 53 3expia ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑋𝑥 ) = ∅ → 𝑥𝐹 ) )
55 54 necon3bd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑋𝑥 ) ≠ ∅ ) )
56 55 ex ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑥𝑋 → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑋𝑥 ) ≠ ∅ ) ) )
57 56 com23 ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ( 𝑥𝑋 → ( 𝑋𝑥 ) ≠ ∅ ) ) )
58 57 3imp ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ≠ ∅ )
59 6 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → 𝑋𝐹 )
60 snfbas ( ( ( 𝑋𝑥 ) ⊆ 𝑋 ∧ ( 𝑋𝑥 ) ≠ ∅ ∧ 𝑋𝐹 ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
61 45 58 59 60 syl3anc ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
62 fbunfip ( ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ∧ { ( 𝑋𝑥 ) } ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ) → ( ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ↔ ∀ 𝑦𝐹𝑧 ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ) )
63 44 61 62 syl2anc ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ↔ ∀ 𝑦𝐹𝑧 ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } ( 𝑦𝑧 ) ≠ ∅ ) )
64 42 63 mpbird ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
65 fsubbas ( 𝑋𝐹 → ( ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ↔ ( ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ) )
66 6 65 syl ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ↔ ( ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ) )
67 66 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ↔ ( ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ) )
68 13 18 64 67 mpbir3and ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
69 fgcl ( ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) → ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) )
70 68 69 syl ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) )
71 filssufil ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 )
72 snex { ( 𝑋𝑥 ) } ∈ V
73 unexg ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ { ( 𝑋𝑥 ) } ∈ V ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ∈ V )
74 72 73 mpan2 ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ∈ V )
75 ssfii ( ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ∈ V → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
76 74 75 syl ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
77 76 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
78 77 unssad ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → 𝐹 ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
79 ssfg ( ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) → ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
80 68 79 syl ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
81 78 80 sstrd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → 𝐹 ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
82 81 ad2antrr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → 𝐹 ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
83 simpr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 )
84 82 83 sstrd ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → 𝐹𝑓 )
85 ufilfil ( 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) → 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) )
86 0nelfil ( 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ¬ ∅ ∈ 𝑓 )
87 85 86 syl ( 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) → ¬ ∅ ∈ 𝑓 )
88 87 ad2antlr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → ¬ ∅ ∈ 𝑓 )
89 disjdif ( 𝑥 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) = ∅
90 85 ad2antlr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) )
91 simprr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → 𝑥𝑓 )
92 76 unssbd ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
93 92 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
94 93 adantr ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) )
95 68 adantr ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
96 95 79 syl ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
97 94 96 sstrd ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
98 97 adantr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) )
99 simprl ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 )
100 98 99 sstrd ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → { ( 𝑋𝑥 ) } ⊆ 𝑓 )
101 snidg ( ( 𝑋𝑥 ) ∈ V → ( 𝑋𝑥 ) ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } )
102 7 101 syl ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } )
103 102 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } )
104 103 ad2antrr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ { ( 𝑋𝑥 ) } )
105 100 104 sseldd ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → ( 𝑋𝑥 ) ∈ 𝑓 )
106 filin ( ( 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑓 ∧ ( 𝑋𝑥 ) ∈ 𝑓 ) → ( 𝑥 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ∈ 𝑓 )
107 90 91 105 106 syl3anc ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → ( 𝑥 ∩ ( 𝑋𝑥 ) ) ∈ 𝑓 )
108 89 107 eqeltrrid ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓𝑥𝑓 ) ) → ∅ ∈ 𝑓 )
109 108 expr ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → ( 𝑥𝑓 → ∅ ∈ 𝑓 ) )
110 88 109 mtod ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → ¬ 𝑥𝑓 )
111 84 110 jca ( ( ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) ∧ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) ∧ ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 ) → ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) )
112 111 exp31 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) → ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 → ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) ) )
113 112 reximdvai ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ⊆ 𝑓 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
114 71 113 syl5 ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑋 filGen ( fi ‘ ( 𝐹 ∪ { ( 𝑋𝑥 ) } ) ) ) ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
115 70 114 mpd ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋 ) → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) )
116 115 3expia ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹 ) → ( 𝑥𝑋 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
117 filssufil ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) 𝐹𝑓 )
118 filelss ( ( 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑓 ) → 𝑥𝑋 )
119 118 ex ( 𝑓 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑥𝑓𝑥𝑋 ) )
120 85 119 syl ( 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑥𝑓𝑥𝑋 ) )
121 120 con3d ( 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝑋 → ¬ 𝑥𝑓 ) )
122 121 impcom ( ( ¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → ¬ 𝑥𝑓 )
123 122 a1d ( ( ¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑓 → ¬ 𝑥𝑓 ) )
124 123 ancld ( ( ¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑓 → ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
125 124 reximdva ( ¬ 𝑥𝑋 → ( ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) 𝐹𝑓 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
126 117 125 syl5com ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝑋 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
127 126 adantr ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹 ) → ( ¬ 𝑥𝑋 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
128 116 127 pm2.61d ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) ∧ ¬ 𝑥𝐹 ) → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) )
129 128 ex ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ) )
130 rexanali ( ∃ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓 ) ↔ ¬ ∀ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓𝑥𝑓 ) )
131 129 130 syl6ib ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ¬ 𝑥𝐹 → ¬ ∀ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓𝑥𝑓 ) ) )
132 131 con4d ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( ∀ 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ( 𝐹𝑓𝑥𝑓 ) → 𝑥𝐹 ) )
133 2 132 syl5bi ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → ( 𝑥 { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } → 𝑥𝐹 ) )
134 133 ssrdv ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } ⊆ 𝐹 )
135 ssintub 𝐹 { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 }
136 135 a1i ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → 𝐹 { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } )
137 134 136 eqssd ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ 𝑋 ) → { 𝑓 ∈ ( UFil ‘ 𝑋 ) ∣ 𝐹𝑓 } = 𝐹 )