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Theorem dislly

Description: The discrete space ~P X is locally A if and only if every singleton space has property A . (Contributed by Mario Carneiro, 20-Mar-2015)

Ref Expression
Assertion dislly ( 𝑋𝑉 → ( 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ↔ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simplr ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 )
2 simpr ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → 𝑥𝑋 )
3 vex 𝑥 ∈ V
4 3 snelpw ( 𝑥𝑋 ↔ { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑋 )
5 2 4 sylib ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑋 )
6 vsnid 𝑥 ∈ { 𝑥 }
7 6 a1i ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → 𝑥 ∈ { 𝑥 } )
8 llyi ( ( 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ∧ { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑋𝑥 ∈ { 𝑥 } ) → ∃ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) )
9 1 5 7 8 syl3anc ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → ∃ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) )
10 simpr1 ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝑦 ⊆ { 𝑥 } )
11 simpr2 ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝑥𝑦 )
12 11 snssd ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ⊆ 𝑦 )
13 10 12 eqssd ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝑦 = { 𝑥 } )
14 13 oveq2d ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) = ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) )
15 simplll ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝑋𝑉 )
16 simplr ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝑥𝑋 )
17 16 snssd ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ⊆ 𝑋 )
18 restdis ( ( 𝑋𝑉 ∧ { 𝑥 } ⊆ 𝑋 ) → ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) = 𝒫 { 𝑥 } )
19 15 17 18 syl2anc ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) = 𝒫 { 𝑥 } )
20 14 19 eqtrd ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) = 𝒫 { 𝑥 } )
21 simpr3 ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
22 20 21 eqeltrrd ( ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) ∧ ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) ) → 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 )
23 22 ex ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → ( ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) → 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )
24 23 rexlimdvw ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → ( ∃ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ( 𝑦 ⊆ { 𝑥 } ∧ 𝑥𝑦 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑦 ) ∈ 𝐴 ) → 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )
25 9 24 mpd ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) ∧ 𝑥𝑋 ) → 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 )
26 25 ralrimiva ( ( 𝑋𝑉 ∧ 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ) → ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 )
27 distop ( 𝑋𝑉 → 𝒫 𝑋 ∈ Top )
28 27 adantr ( ( 𝑋𝑉 ∧ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) → 𝒫 𝑋 ∈ Top )
29 elpwi ( 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋𝑦𝑋 )
30 29 adantl ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) → 𝑦𝑋 )
31 ssralv ( 𝑦𝑋 → ( ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 → ∀ 𝑥𝑦 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )
32 30 31 syl ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) → ( ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 → ∀ 𝑥𝑦 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )
33 simprl ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → 𝑥𝑦 )
34 33 snssd ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ⊆ 𝑦 )
35 30 adantr ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → 𝑦𝑋 )
36 34 35 sstrd ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ⊆ 𝑋 )
37 snex { 𝑥 } ∈ V
38 37 elpw ( { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑋 ↔ { 𝑥 } ⊆ 𝑋 )
39 36 38 sylibr ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑋 )
40 37 elpw ( { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑦 ↔ { 𝑥 } ⊆ 𝑦 )
41 34 40 sylibr ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ∈ 𝒫 𝑦 )
42 39 41 elind ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → { 𝑥 } ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) )
43 snidg ( 𝑥𝑦𝑥 ∈ { 𝑥 } )
44 43 ad2antrl ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → 𝑥 ∈ { 𝑥 } )
45 simpll ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → 𝑋𝑉 )
46 45 36 18 syl2anc ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) = 𝒫 { 𝑥 } )
47 simprr ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 )
48 46 47 eqeltrd ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) ∈ 𝐴 )
49 eleq2 ( 𝑢 = { 𝑥 } → ( 𝑥𝑢𝑥 ∈ { 𝑥 } ) )
50 oveq2 ( 𝑢 = { 𝑥 } → ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) = ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) )
51 50 eleq1d ( 𝑢 = { 𝑥 } → ( ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ↔ ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) ∈ 𝐴 ) )
52 49 51 anbi12d ( 𝑢 = { 𝑥 } → ( ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) ↔ ( 𝑥 ∈ { 𝑥 } ∧ ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) ∈ 𝐴 ) ) )
53 52 rspcev ( ( { 𝑥 } ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 𝑥 } ∧ ( 𝒫 𝑋t { 𝑥 } ) ∈ 𝐴 ) ) → ∃ 𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) )
54 42 44 48 53 syl12anc ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ( 𝑥𝑦 ∧ 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ) → ∃ 𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) )
55 54 expr ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ 𝑥𝑦 ) → ( 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 → ∃ 𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) ) )
56 55 ralimdva ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) → ( ∀ 𝑥𝑦 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 → ∀ 𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) ) )
57 32 56 syld ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) → ( ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 → ∀ 𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) ) )
58 57 imp ( ( ( 𝑋𝑉𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) ∧ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) → ∀ 𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) )
59 58 an32s ( ( ( 𝑋𝑉 ∧ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋 ) → ∀ 𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) )
60 59 ralrimiva ( ( 𝑋𝑉 ∧ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) → ∀ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) )
61 islly ( 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ↔ ( 𝒫 𝑋 ∈ Top ∧ ∀ 𝑦 ∈ 𝒫 𝑋𝑥𝑦𝑢 ∈ ( 𝒫 𝑋 ∩ 𝒫 𝑦 ) ( 𝑥𝑢 ∧ ( 𝒫 𝑋t 𝑢 ) ∈ 𝐴 ) ) )
62 28 60 61 sylanbrc ( ( 𝑋𝑉 ∧ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) → 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 )
63 26 62 impbida ( 𝑋𝑉 → ( 𝒫 𝑋 ∈ Locally 𝐴 ↔ ∀ 𝑥𝑋 𝒫 { 𝑥 } ∈ 𝐴 ) )