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Theorem neiptoptop

Description: Lemma for neiptopreu . (Contributed by Thierry Arnoux, 7-Jan-2018)

Ref Expression
Hypotheses neiptop.o 𝐽 = { 𝑎 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ∀ 𝑝𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) }
neiptop.0 ( 𝜑𝑁 : 𝑋 ⟶ 𝒫 𝒫 𝑋 )
neiptop.1 ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎𝑏𝑏𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
neiptop.2 ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) → ( fi ‘ ( 𝑁𝑝 ) ) ⊆ ( 𝑁𝑝 ) )
neiptop.3 ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑝𝑎 )
neiptop.4 ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → ∃ 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ∀ 𝑞𝑏 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑞 ) )
neiptop.5 ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) → 𝑋 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
Assertion neiptoptop ( 𝜑𝐽 ∈ Top )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 neiptop.o 𝐽 = { 𝑎 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ∀ 𝑝𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) }
2 neiptop.0 ( 𝜑𝑁 : 𝑋 ⟶ 𝒫 𝒫 𝑋 )
3 neiptop.1 ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎𝑏𝑏𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
4 neiptop.2 ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) → ( fi ‘ ( 𝑁𝑝 ) ) ⊆ ( 𝑁𝑝 ) )
5 neiptop.3 ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑝𝑎 )
6 neiptop.4 ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → ∃ 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ∀ 𝑞𝑏 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑞 ) )
7 neiptop.5 ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) → 𝑋 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
8 uniss ( 𝑒𝐽 𝑒 𝐽 )
9 8 adantl ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑒 𝐽 )
10 1 2 3 4 5 6 7 neiptopuni ( 𝜑𝑋 = 𝐽 )
11 10 adantr ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑋 = 𝐽 )
12 9 11 sseqtrrd ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑒𝑋 )
13 simp-4l ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝜑 )
14 12 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑒𝑋 )
15 simpllr ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑝 𝑒 )
16 14 15 sseldd ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑝𝑋 )
17 13 16 jca ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → ( 𝜑𝑝𝑋 ) )
18 elssuni ( 𝑐𝑒𝑐 𝑒 )
19 18 ad2antlr ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑐 𝑒 )
20 17 19 14 3jca ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) )
21 simpr ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑒𝐽 )
22 21 sselda ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑐𝑒 ) → 𝑐𝐽 )
23 1 neipeltop ( 𝑐𝐽 ↔ ( 𝑐𝑋 ∧ ∀ 𝑝𝑐 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
24 23 simprbi ( 𝑐𝐽 → ∀ 𝑝𝑐 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
25 22 24 syl ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑐𝑒 ) → ∀ 𝑝𝑐 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
26 25 r19.21bi ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
27 26 adantllr ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
28 sseq1 ( 𝑎 = 𝑐 → ( 𝑎 𝑒𝑐 𝑒 ) )
29 28 3anbi2d ( 𝑎 = 𝑐 → ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ↔ ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ) )
30 eleq1 ( 𝑎 = 𝑐 → ( 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ↔ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
31 29 30 anbi12d ( 𝑎 = 𝑐 → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ↔ ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) )
32 31 imbi1d ( 𝑎 = 𝑐 → ( ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ↔ ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) )
33 32 imbi2d ( 𝑎 = 𝑐 → ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) ↔ ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) ) )
34 ssidd ( 𝜑𝑋𝑋 )
35 7 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑝𝑋 𝑋 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
36 1 neipeltop ( 𝑋𝐽 ↔ ( 𝑋𝑋 ∧ ∀ 𝑝𝑋 𝑋 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
37 34 35 36 sylanbrc ( 𝜑𝑋𝐽 )
38 pwexg ( 𝑋𝐽 → 𝒫 𝑋 ∈ V )
39 rabexg ( 𝒫 𝑋 ∈ V → { 𝑎 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ∀ 𝑝𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) } ∈ V )
40 37 38 39 3syl ( 𝜑 → { 𝑎 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ∀ 𝑝𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) } ∈ V )
41 1 40 eqeltrid ( 𝜑𝐽 ∈ V )
42 41 adantr ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝐽 ∈ V )
43 42 21 ssexd ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑒 ∈ V )
44 uniexg ( 𝑒 ∈ V → 𝑒 ∈ V )
45 sseq2 ( 𝑏 = 𝑒 → ( 𝑎𝑏𝑎 𝑒 ) )
46 sseq1 ( 𝑏 = 𝑒 → ( 𝑏𝑋 𝑒𝑋 ) )
47 45 46 3anbi23d ( 𝑏 = 𝑒 → ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎𝑏𝑏𝑋 ) ↔ ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ) )
48 47 anbi1d ( 𝑏 = 𝑒 → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎𝑏𝑏𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ↔ ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) )
49 eleq1 ( 𝑏 = 𝑒 → ( 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ↔ 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
50 48 49 imbi12d ( 𝑏 = 𝑒 → ( ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎𝑏𝑏𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑏 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ↔ ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) ) )
51 50 3 vtoclg ( 𝑒 ∈ V → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
52 43 44 51 3syl ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑎 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
53 33 52 chvarvv ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
54 53 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → ( ( ( ( 𝜑𝑝𝑋 ) ∧ 𝑐 𝑒 𝑒𝑋 ) ∧ 𝑐 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
55 20 27 54 mp2and ( ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) ∧ 𝑐𝑒 ) ∧ 𝑝𝑐 ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
56 simpr ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) → 𝑝 𝑒 )
57 eluni2 ( 𝑝 𝑒 ↔ ∃ 𝑐𝑒 𝑝𝑐 )
58 56 57 sylib ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) → ∃ 𝑐𝑒 𝑝𝑐 )
59 55 58 r19.29a ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑝 𝑒 ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
60 59 ralrimiva ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ∀ 𝑝 𝑒 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
61 1 neipeltop ( 𝑒𝐽 ↔ ( 𝑒𝑋 ∧ ∀ 𝑝 𝑒 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
62 12 60 61 sylanbrc ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → 𝑒𝐽 )
63 62 ex ( 𝜑 → ( 𝑒𝐽 𝑒𝐽 ) )
64 63 alrimiv ( 𝜑 → ∀ 𝑒 ( 𝑒𝐽 𝑒𝐽 ) )
65 inss1 ( 𝑒𝑓 ) ⊆ 𝑒
66 1 neipeltop ( 𝑒𝐽 ↔ ( 𝑒𝑋 ∧ ∀ 𝑝𝑒 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
67 66 simplbi ( 𝑒𝐽𝑒𝑋 )
68 67 ad2antlr ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) → 𝑒𝑋 )
69 65 68 sstrid ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) → ( 𝑒𝑓 ) ⊆ 𝑋 )
70 simplll ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝜑 )
71 simpllr ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑒𝐽 )
72 71 67 syl ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑒𝑋 )
73 simpr ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) )
74 73 elin1d ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑝𝑒 )
75 72 74 sseldd ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑝𝑋 )
76 70 75 4 syl2anc ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → ( fi ‘ ( 𝑁𝑝 ) ) ⊆ ( 𝑁𝑝 ) )
77 fvex ( 𝑁𝑝 ) ∈ V
78 66 simprbi ( 𝑒𝐽 → ∀ 𝑝𝑒 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
79 78 r19.21bi ( ( 𝑒𝐽𝑝𝑒 ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
80 71 74 79 syl2anc ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
81 simplr ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑓𝐽 )
82 73 elin2d ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑝𝑓 )
83 1 neipeltop ( 𝑓𝐽 ↔ ( 𝑓𝑋 ∧ ∀ 𝑝𝑓 𝑓 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
84 83 simprbi ( 𝑓𝐽 → ∀ 𝑝𝑓 𝑓 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
85 84 r19.21bi ( ( 𝑓𝐽𝑝𝑓 ) → 𝑓 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
86 81 82 85 syl2anc ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
87 inelfi ( ( ( 𝑁𝑝 ) ∈ V ∧ 𝑒 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) → ( 𝑒𝑓 ) ∈ ( fi ‘ ( 𝑁𝑝 ) ) )
88 77 80 86 87 mp3an2i ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → ( 𝑒𝑓 ) ∈ ( fi ‘ ( 𝑁𝑝 ) ) )
89 76 88 sseldd ( ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) ∧ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ) → ( 𝑒𝑓 ) ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
90 89 ralrimiva ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) → ∀ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ( 𝑒𝑓 ) ∈ ( 𝑁𝑝 ) )
91 1 neipeltop ( ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 ↔ ( ( 𝑒𝑓 ) ⊆ 𝑋 ∧ ∀ 𝑝 ∈ ( 𝑒𝑓 ) ( 𝑒𝑓 ) ∈ ( 𝑁𝑝 ) ) )
92 69 90 91 sylanbrc ( ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) ∧ 𝑓𝐽 ) → ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 )
93 92 ralrimiva ( ( 𝜑𝑒𝐽 ) → ∀ 𝑓𝐽 ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 )
94 93 ralrimiva ( 𝜑 → ∀ 𝑒𝐽𝑓𝐽 ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 )
95 istopg ( 𝐽 ∈ V → ( 𝐽 ∈ Top ↔ ( ∀ 𝑒 ( 𝑒𝐽 𝑒𝐽 ) ∧ ∀ 𝑒𝐽𝑓𝐽 ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 ) ) )
96 41 95 syl ( 𝜑 → ( 𝐽 ∈ Top ↔ ( ∀ 𝑒 ( 𝑒𝐽 𝑒𝐽 ) ∧ ∀ 𝑒𝐽𝑓𝐽 ( 𝑒𝑓 ) ∈ 𝐽 ) ) )
97 64 94 96 mpbir2and ( 𝜑𝐽 ∈ Top )