Metamath Proof Explorer


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 | F f = F

Proof

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