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