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Theorem locfindis

Description: The locally finite covers of a discrete space are precisely the point-finite covers. (Contributed by Jeff Hankins, 22-Jan-2010) (Proof shortened by Mario Carneiro, 11-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis locfindis.1 ⊢ Y = ⋃ C
Assertion locfindis ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X ↔ C ∈ PtFin ∧ X = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 locfindis.1 ⊢ Y = ⋃ C
2 lfinpfin ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X → C ∈ PtFin
3 unipw ⊢ ⋃ 𝒫 X = X
4 3 eqcomi ⊢ X = ⋃ 𝒫 X
5 4 1 locfinbas ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X → X = Y
6 2 5 jca ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X → C ∈ PtFin ∧ X = Y
7 simpr ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → X = Y
8 uniexg ⊢ C ∈ PtFin → ⋃ C ∈ V
9 1 8 eqeltrid ⊢ C ∈ PtFin → Y ∈ V
10 9 adantr ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → Y ∈ V
11 7 10 eqeltrd ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → X ∈ V
12 distop ⊢ X ∈ V → 𝒫 X ∈ Top
13 11 12 syl ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → 𝒫 X ∈ Top
14 snelpwi ⊢ x ∈ X → x ∈ 𝒫 X
15 14 adantl ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → x ∈ 𝒫 X
16 snidg ⊢ x ∈ X → x ∈ x
17 16 adantl ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → x ∈ x
18 simpll ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → C ∈ PtFin
19 7 eleq2d ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → x ∈ X ↔ x ∈ Y
20 19 biimpa ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → x ∈ Y
21 1 ptfinfin ⊢ C ∈ PtFin ∧ x ∈ Y → s ∈ C | x ∈ s ∈ Fin
22 18 20 21 syl2anc ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → s ∈ C | x ∈ s ∈ Fin
23 eleq2 ⊢ y = x → x ∈ y ↔ x ∈ x
24 ineq2 ⊢ y = x → s ∩ y = s ∩ x
25 24 neeq1d ⊢ y = x → s ∩ y ≠ ∅ ↔ s ∩ x ≠ ∅
26 disjsn ⊢ s ∩ x = ∅ ↔ ¬ x ∈ s
27 26 necon2abii ⊢ x ∈ s ↔ s ∩ x ≠ ∅
28 25 27 bitr4di ⊢ y = x → s ∩ y ≠ ∅ ↔ x ∈ s
29 28 rabbidv ⊢ y = x → s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ = s ∈ C | x ∈ s
30 29 eleq1d ⊢ y = x → s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin ↔ s ∈ C | x ∈ s ∈ Fin
31 23 30 anbi12d ⊢ y = x → x ∈ y ∧ s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin ↔ x ∈ x ∧ s ∈ C | x ∈ s ∈ Fin
32 31 rspcev ⊢ x ∈ 𝒫 X ∧ x ∈ x ∧ s ∈ C | x ∈ s ∈ Fin → ∃ y ∈ 𝒫 X x ∈ y ∧ s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin
33 15 17 22 32 syl12anc ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y ∧ x ∈ X → ∃ y ∈ 𝒫 X x ∈ y ∧ s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin
34 33 ralrimiva ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → ∀ x ∈ X ∃ y ∈ 𝒫 X x ∈ y ∧ s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin
35 4 1 islocfin ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X ↔ 𝒫 X ∈ Top ∧ X = Y ∧ ∀ x ∈ X ∃ y ∈ 𝒫 X x ∈ y ∧ s ∈ C | s ∩ y ≠ ∅ ∈ Fin
36 13 7 34 35 syl3anbrc ⊢ C ∈ PtFin ∧ X = Y → C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X
37 6 36 impbii ⊢ C ∈ LocFin ⁡ 𝒫 X ↔ C ∈ PtFin ∧ X = Y