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Theorem tsmsfbas

Description: The collection of all sets of the form F ( z ) = { y e. S | z C_ y } , which can be read as the set of all finite subsets of A which contain z as a subset, for each finite subset z of A , form a filter base. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses tsmsfbas.s ⊢ S = 𝒫 A ∩ Fin
tsmsfbas.f ⊢ F = z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y
tsmsfbas.l ⊢ L = ran ⁡ F
tsmsfbas.a ⊢ φ → A ∈ W
Assertion tsmsfbas ⊢ φ → L ∈ fBas ⁡ S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tsmsfbas.s ⊢ S = 𝒫 A ∩ Fin
2 tsmsfbas.f ⊢ F = z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y
3 tsmsfbas.l ⊢ L = ran ⁡ F
4 tsmsfbas.a ⊢ φ → A ∈ W
5 elex ⊢ A ∈ W → A ∈ V
6 ssrab2 ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ S
7 pwexg ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∈ V
8 inex1g ⊢ 𝒫 A ∈ V → 𝒫 A ∩ Fin ∈ V
9 7 8 syl ⊢ A ∈ V → 𝒫 A ∩ Fin ∈ V
10 1 9 eqeltrid ⊢ A ∈ V → S ∈ V
11 10 adantr ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → S ∈ V
12 elpw2g ⊢ S ∈ V → y ∈ S | z ⊆ y ∈ 𝒫 S ↔ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ S
13 11 12 syl ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → y ∈ S | z ⊆ y ∈ 𝒫 S ↔ y ∈ S | z ⊆ y ⊆ S
14 6 13 mpbiri ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → y ∈ S | z ⊆ y ∈ 𝒫 S
15 14 2 fmptd ⊢ A ∈ V → F : S ⟶ 𝒫 S
16 15 frnd ⊢ A ∈ V → ran ⁡ F ⊆ 𝒫 S
17 0ss ⊢ ∅ ⊆ A
18 0fi ⊢ ∅ ∈ Fin
19 elfpw ⊢ ∅ ∈ 𝒫 A ∩ Fin ↔ ∅ ⊆ A ∧ ∅ ∈ Fin
20 17 18 19 mpbir2an ⊢ ∅ ∈ 𝒫 A ∩ Fin
21 20 1 eleqtrri ⊢ ∅ ∈ S
22 0ss ⊢ ∅ ⊆ y
23 22 rgenw ⊢ ∀ y ∈ S ∅ ⊆ y
24 rabid2 ⊢ S = y ∈ S | z ⊆ y ↔ ∀ y ∈ S z ⊆ y
25 sseq1 ⊢ z = ∅ → z ⊆ y ↔ ∅ ⊆ y
26 25 ralbidv ⊢ z = ∅ → ∀ y ∈ S z ⊆ y ↔ ∀ y ∈ S ∅ ⊆ y
27 24 26 bitrid ⊢ z = ∅ → S = y ∈ S | z ⊆ y ↔ ∀ y ∈ S ∅ ⊆ y
28 27 rspcev ⊢ ∅ ∈ S ∧ ∀ y ∈ S ∅ ⊆ y → ∃ z ∈ S S = y ∈ S | z ⊆ y
29 21 23 28 mp2an ⊢ ∃ z ∈ S S = y ∈ S | z ⊆ y
30 2 elrnmpt ⊢ S ∈ V → S ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ z ∈ S S = y ∈ S | z ⊆ y
31 10 30 syl ⊢ A ∈ V → S ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ z ∈ S S = y ∈ S | z ⊆ y
32 29 31 mpbiri ⊢ A ∈ V → S ∈ ran ⁡ F
33 32 ne0d ⊢ A ∈ V → ran ⁡ F ≠ ∅
34 simpr ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → z ∈ S
35 ssid ⊢ z ⊆ z
36 sseq2 ⊢ y = z → z ⊆ y ↔ z ⊆ z
37 36 rspcev ⊢ z ∈ S ∧ z ⊆ z → ∃ y ∈ S z ⊆ y
38 34 35 37 sylancl ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → ∃ y ∈ S z ⊆ y
39 rabn0 ⊢ y ∈ S | z ⊆ y ≠ ∅ ↔ ∃ y ∈ S z ⊆ y
40 38 39 sylibr ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → y ∈ S | z ⊆ y ≠ ∅
41 40 necomd ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → ∅ ≠ y ∈ S | z ⊆ y
42 41 neneqd ⊢ A ∈ V ∧ z ∈ S → ¬ ∅ = y ∈ S | z ⊆ y
43 42 nrexdv ⊢ A ∈ V → ¬ ∃ z ∈ S ∅ = y ∈ S | z ⊆ y
44 0ex ⊢ ∅ ∈ V
45 2 elrnmpt ⊢ ∅ ∈ V → ∅ ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ z ∈ S ∅ = y ∈ S | z ⊆ y
46 44 45 ax-mp ⊢ ∅ ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ z ∈ S ∅ = y ∈ S | z ⊆ y
47 43 46 sylnibr ⊢ A ∈ V → ¬ ∅ ∈ ran ⁡ F
48 df-nel ⊢ ∅ ∉ ran ⁡ F ↔ ¬ ∅ ∈ ran ⁡ F
49 47 48 sylibr ⊢ A ∈ V → ∅ ∉ ran ⁡ F
50 elfpw ⊢ u ∈ 𝒫 A ∩ Fin ↔ u ⊆ A ∧ u ∈ Fin
51 50 simplbi ⊢ u ∈ 𝒫 A ∩ Fin → u ⊆ A
52 51 1 eleq2s ⊢ u ∈ S → u ⊆ A
53 elfpw ⊢ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin ↔ v ⊆ A ∧ v ∈ Fin
54 53 simplbi ⊢ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin → v ⊆ A
55 54 1 eleq2s ⊢ v ∈ S → v ⊆ A
56 52 55 anim12i ⊢ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ⊆ A ∧ v ⊆ A
57 unss ⊢ u ⊆ A ∧ v ⊆ A ↔ u ∪ v ⊆ A
58 56 57 sylib ⊢ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ∪ v ⊆ A
59 elinel2 ⊢ u ∈ 𝒫 A ∩ Fin → u ∈ Fin
60 59 1 eleq2s ⊢ u ∈ S → u ∈ Fin
61 elinel2 ⊢ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin → v ∈ Fin
62 61 1 eleq2s ⊢ v ∈ S → v ∈ Fin
63 unfi ⊢ u ∈ Fin ∧ v ∈ Fin → u ∪ v ∈ Fin
64 60 62 63 syl2an ⊢ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ∪ v ∈ Fin
65 elfpw ⊢ u ∪ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin ↔ u ∪ v ⊆ A ∧ u ∪ v ∈ Fin
66 58 64 65 sylanbrc ⊢ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ∪ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin
67 66 adantl ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ∪ v ∈ 𝒫 A ∩ Fin
68 67 1 eleqtrrdi ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → u ∪ v ∈ S
69 eqidd ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
70 sseq1 ⊢ a = u ∪ v → a ⊆ y ↔ u ∪ v ⊆ y
71 70 rabbidv ⊢ a = u ∪ v → y ∈ S | a ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
72 71 rspceeqv ⊢ u ∪ v ∈ S ∧ y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y → ∃ a ∈ S y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | a ⊆ y
73 68 69 72 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → ∃ a ∈ S y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | a ⊆ y
74 10 adantr ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → S ∈ V
75 rabexg ⊢ S ∈ V → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ V
76 74 75 syl ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ V
77 sseq1 ⊢ z = a → z ⊆ y ↔ a ⊆ y
78 77 rabbidv ⊢ z = a → y ∈ S | z ⊆ y = y ∈ S | a ⊆ y
79 78 cbvmptv ⊢ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = a ∈ S ⟼ y ∈ S | a ⊆ y
80 2 79 eqtri ⊢ F = a ∈ S ⟼ y ∈ S | a ⊆ y
81 80 elrnmpt ⊢ y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ V → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ a ∈ S y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | a ⊆ y
82 76 81 syl ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ a ∈ S y ∈ S | u ∪ v ⊆ y = y ∈ S | a ⊆ y
83 73 82 mpbird ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ ran ⁡ F
84 pwidg ⊢ y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ V → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
85 76 84 syl ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
86 inelcm ⊢ y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ ran ⁡ F ∧ y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ∈ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y → ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
87 83 85 86 syl2anc ⊢ A ∈ V ∧ u ∈ S ∧ v ∈ S → ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
88 87 ralrimivva ⊢ A ∈ V → ∀ u ∈ S ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
89 rabexg ⊢ S ∈ V → y ∈ S | u ⊆ y ∈ V
90 10 89 syl ⊢ A ∈ V → y ∈ S | u ⊆ y ∈ V
91 90 ralrimivw ⊢ A ∈ V → ∀ u ∈ S y ∈ S | u ⊆ y ∈ V
92 sseq1 ⊢ z = u → z ⊆ y ↔ u ⊆ y
93 92 rabbidv ⊢ z = u → y ∈ S | z ⊆ y = y ∈ S | u ⊆ y
94 93 cbvmptv ⊢ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = u ∈ S ⟼ y ∈ S | u ⊆ y
95 2 94 eqtri ⊢ F = u ∈ S ⟼ y ∈ S | u ⊆ y
96 ineq1 ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → a ∩ y ∈ S | v ⊆ y = y ∈ S | u ⊆ y ∩ y ∈ S | v ⊆ y
97 inrab ⊢ y ∈ S | u ⊆ y ∩ y ∈ S | v ⊆ y = y ∈ S | u ⊆ y ∧ v ⊆ y
98 unss ⊢ u ⊆ y ∧ v ⊆ y ↔ u ∪ v ⊆ y
99 98 rabbii ⊢ y ∈ S | u ⊆ y ∧ v ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
100 97 99 eqtri ⊢ y ∈ S | u ⊆ y ∩ y ∈ S | v ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
101 96 100 eqtrdi ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → a ∩ y ∈ S | v ⊆ y = y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
102 101 pweqd ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y = 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
103 102 ineq2d ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y = ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y
104 103 neeq1d ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅ ↔ ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
105 104 ralbidv ⊢ a = y ∈ S | u ⊆ y → ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅ ↔ ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
106 95 105 ralrnmptw ⊢ ∀ u ∈ S y ∈ S | u ⊆ y ∈ V → ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅ ↔ ∀ u ∈ S ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
107 91 106 syl ⊢ A ∈ V → ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅ ↔ ∀ u ∈ S ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 y ∈ S | u ∪ v ⊆ y ≠ ∅
108 88 107 mpbird ⊢ A ∈ V → ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅
109 rabexg ⊢ S ∈ V → y ∈ S | v ⊆ y ∈ V
110 10 109 syl ⊢ A ∈ V → y ∈ S | v ⊆ y ∈ V
111 110 ralrimivw ⊢ A ∈ V → ∀ v ∈ S y ∈ S | v ⊆ y ∈ V
112 sseq1 ⊢ z = v → z ⊆ y ↔ v ⊆ y
113 112 rabbidv ⊢ z = v → y ∈ S | z ⊆ y = y ∈ S | v ⊆ y
114 113 cbvmptv ⊢ z ∈ S ⟼ y ∈ S | z ⊆ y = v ∈ S ⟼ y ∈ S | v ⊆ y
115 2 114 eqtri ⊢ F = v ∈ S ⟼ y ∈ S | v ⊆ y
116 ineq2 ⊢ b = y ∈ S | v ⊆ y → a ∩ b = a ∩ y ∈ S | v ⊆ y
117 116 pweqd ⊢ b = y ∈ S | v ⊆ y → 𝒫 a ∩ b = 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y
118 117 ineq2d ⊢ b = y ∈ S | v ⊆ y → ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b = ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y
119 118 neeq1d ⊢ b = y ∈ S | v ⊆ y → ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅ ↔ ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅
120 115 119 ralrnmptw ⊢ ∀ v ∈ S y ∈ S | v ⊆ y ∈ V → ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅ ↔ ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅
121 111 120 syl ⊢ A ∈ V → ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅ ↔ ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅
122 121 ralbidv ⊢ A ∈ V → ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅ ↔ ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ v ∈ S ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ y ∈ S | v ⊆ y ≠ ∅
123 108 122 mpbird ⊢ A ∈ V → ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅
124 33 49 123 3jca ⊢ A ∈ V → ran ⁡ F ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ ran ⁡ F ∧ ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅
125 isfbas ⊢ S ∈ V → ran ⁡ F ∈ fBas ⁡ S ↔ ran ⁡ F ⊆ 𝒫 S ∧ ran ⁡ F ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ ran ⁡ F ∧ ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅
126 10 125 syl ⊢ A ∈ V → ran ⁡ F ∈ fBas ⁡ S ↔ ran ⁡ F ⊆ 𝒫 S ∧ ran ⁡ F ≠ ∅ ∧ ∅ ∉ ran ⁡ F ∧ ∀ a ∈ ran ⁡ F ∀ b ∈ ran ⁡ F ran ⁡ F ∩ 𝒫 a ∩ b ≠ ∅
127 16 124 126 mpbir2and ⊢ A ∈ V → ran ⁡ F ∈ fBas ⁡ S
128 3 127 eqeltrid ⊢ A ∈ V → L ∈ fBas ⁡ S
129 4 5 128 3syl ⊢ φ → L ∈ fBas ⁡ S