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Theorem cfiluweak

Description: A Cauchy filter base is also a Cauchy filter base on any coarser uniform structure. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Jan-2018)

Ref Expression
Assertion cfiluweak ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( CauFilu𝑈 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 trust ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋 ) → ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∈ ( UnifOn ‘ 𝐴 ) )
2 iscfilu ( ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∈ ( UnifOn ‘ 𝐴 ) → ( 𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 ) ) )
3 2 biimpa ( ( ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∈ ( UnifOn ‘ 𝐴 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 ) )
4 1 3 stoic3 ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) ∧ ∀ 𝑢 ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 ) )
5 4 simpld ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) )
6 fbsspw ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴 )
7 5 6 syl ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝐴 )
8 simp2 ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐴𝑋 )
9 8 sspwd ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝒫 𝐴 ⊆ 𝒫 𝑋 )
10 7 9 sstrd ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋 )
11 simp1 ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) )
12 11 elfvexd ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝑋 ∈ V )
13 fbasweak ( ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝐴 ) ∧ 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋𝑋 ∈ V ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
14 5 10 12 13 syl3anc ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
15 sseq2 ( 𝑢 = ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) → ( ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 ↔ ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) )
16 15 rexbidv ( 𝑢 = ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) → ( ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 ↔ ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) )
17 4 simprd ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → ∀ 𝑢 ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 )
18 17 adantr ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → ∀ 𝑢 ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑢 )
19 11 adantr ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) )
20 12 adantr ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → 𝑋 ∈ V )
21 8 adantr ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → 𝐴𝑋 )
22 20 21 ssexd ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → 𝐴 ∈ V )
23 22 22 xpexd ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → ( 𝐴 × 𝐴 ) ∈ V )
24 simpr ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → 𝑣𝑈 )
25 elrestr ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( 𝐴 × 𝐴 ) ∈ V ∧ 𝑣𝑈 ) → ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) )
26 19 23 24 25 syl3anc ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∈ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) )
27 16 18 26 rspcdva ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) )
28 inss1 ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ⊆ 𝑣
29 sstr ( ( ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ∧ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ⊆ 𝑣 ) → ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 )
30 28 29 mpan2 ( ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) → ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 )
31 30 reximi ( ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ ( 𝑣 ∩ ( 𝐴 × 𝐴 ) ) → ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 )
32 27 31 syl ( ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) ∧ 𝑣𝑈 ) → ∃ 𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 )
33 32 ralrimiva ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → ∀ 𝑣𝑈𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 )
34 iscfilu ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) → ( 𝐹 ∈ ( CauFilu𝑈 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ∧ ∀ 𝑣𝑈𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 ) ) )
35 34 3ad2ant1 ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → ( 𝐹 ∈ ( CauFilu𝑈 ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ∧ ∀ 𝑣𝑈𝑎𝐹 ( 𝑎 × 𝑎 ) ⊆ 𝑣 ) ) )
36 14 33 35 mpbir2and ( ( 𝑈 ∈ ( UnifOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐴𝑋𝐹 ∈ ( CauFilu ‘ ( 𝑈t ( 𝐴 × 𝐴 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( CauFilu𝑈 ) )