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Theorem dishaus

Description: A discrete topology is Hausdorff. Morris, Topology without tears, p.72, ex. 13. (Contributed by FL, 24-Jun-2007) (Proof shortened by Mario Carneiro, 8-Apr-2015)

Ref Expression
Assertion dishaus ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ Haus

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 distop ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ Top
2 simplrl ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → x ∈ A
3 2 snssd ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → x ⊆ A
4 vsnex ⊢ x ∈ V
5 4 elpw ⊢ x ∈ 𝒫 A ↔ x ⊆ A
6 3 5 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → x ∈ 𝒫 A
7 simplrr ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → y ∈ A
8 7 snssd ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → y ⊆ A
9 vsnex ⊢ y ∈ V
10 9 elpw ⊢ y ∈ 𝒫 A ↔ y ⊆ A
11 8 10 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → y ∈ 𝒫 A
12 vsnid ⊢ x ∈ x
13 12 a1i ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → x ∈ x
14 vsnid ⊢ y ∈ y
15 14 a1i ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → y ∈ y
16 disjsn2 ⊢ x ≠ y → x ∩ y = ∅
17 16 adantl ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → x ∩ y = ∅
18 eleq2 ⊢ u = x → x ∈ u ↔ x ∈ x
19 ineq1 ⊢ u = x → u ∩ v = x ∩ v
20 19 eqeq1d ⊢ u = x → u ∩ v = ∅ ↔ x ∩ v = ∅
21 18 20 3anbi13d ⊢ u = x → x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅ ↔ x ∈ x ∧ y ∈ v ∧ x ∩ v = ∅
22 eleq2 ⊢ v = y → y ∈ v ↔ y ∈ y
23 ineq2 ⊢ v = y → x ∩ v = x ∩ y
24 23 eqeq1d ⊢ v = y → x ∩ v = ∅ ↔ x ∩ y = ∅
25 22 24 3anbi23d ⊢ v = y → x ∈ x ∧ y ∈ v ∧ x ∩ v = ∅ ↔ x ∈ x ∧ y ∈ y ∧ x ∩ y = ∅
26 21 25 rspc2ev ⊢ x ∈ 𝒫 A ∧ y ∈ 𝒫 A ∧ x ∈ x ∧ y ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → ∃ u ∈ 𝒫 A ∃ v ∈ 𝒫 A x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅
27 6 11 13 15 17 26 syl113anc ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A ∧ x ≠ y → ∃ u ∈ 𝒫 A ∃ v ∈ 𝒫 A x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅
28 27 ex ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ A ∧ y ∈ A → x ≠ y → ∃ u ∈ 𝒫 A ∃ v ∈ 𝒫 A x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅
29 28 ralrimivva ⊢ A ∈ V → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ u ∈ 𝒫 A ∃ v ∈ 𝒫 A x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅
30 unipw ⊢ ⋃ 𝒫 A = A
31 30 eqcomi ⊢ A = ⋃ 𝒫 A
32 31 ishaus ⊢ 𝒫 A ∈ Haus ↔ 𝒫 A ∈ Top ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≠ y → ∃ u ∈ 𝒫 A ∃ v ∈ 𝒫 A x ∈ u ∧ y ∈ v ∧ u ∩ v = ∅
33 1 29 32 sylanbrc ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ Haus