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Theorem cfilfcls 23118
Description: Similar to ultrafilters (uffclsflim 21882), the cluster points and limit points of a Cauchy filter coincide. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cfilfcls.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
cfilfcls.2 𝑋 = dom dom 𝐷
Assertion
Ref Expression
cfilfcls (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))

Proof of Theorem cfilfcls
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑓 𝑟 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2651 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
21fclselbas 21867 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 𝐽)
32adantl 481 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 𝐽)
4 df-cfil 23099 . . . . . . . . . . . . 13 CauFil = (𝑑 ran ∞Met ↦ {𝑓 ∈ (Fil‘dom dom 𝑑) ∣ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑓 (𝑑 “ (𝑦 × 𝑦)) ⊆ (0[,)𝑥)})
54dmmptss 5669 . . . . . . . . . . . 12 dom CauFil ⊆ ran ∞Met
6 elfvdm 6258 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ dom CauFil)
75, 6sseldi 3634 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ran ∞Met)
8 xmetunirn 22189 . . . . . . . . . . 11 (𝐷 ran ∞Met ↔ 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
97, 8sylib 208 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘dom dom 𝐷))
10 cfilfcls.2 . . . . . . . . . . 11 𝑋 = dom dom 𝐷
1110fveq2i 6232 . . . . . . . . . 10 (∞Met‘𝑋) = (∞Met‘dom dom 𝐷)
129, 11syl6eleqr 2741 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
1312adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
14 cfilfcls.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
1514mopntopon 22291 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
1613, 15syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
17 toponuni 20767 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
1816, 17syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑋 = 𝐽)
193, 18eleqtrrd 2733 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥𝑋)
2014mopni2 22345 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽𝑥𝑦) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
21203expb 1285 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
2213, 21sylan 487 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
23 cfilfil 23111 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2412, 23mpancom 704 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2524adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2625ad2antrr 762 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
2713adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
28 simpll 805 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷))
29 rphalfcl 11896 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
3029adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
31 rphalfcl 11896 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
3230, 31syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+)
33 cfil3i 23113 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ ((𝑟 / 2) / 2) ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3427, 28, 32, 33syl3anc 1366 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑦𝑋 (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3525ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋))
36 simprr 811 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)
3727adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3819ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥𝑋)
39 rpxr 11878 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ*)
4039ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑟 ∈ ℝ*)
41 blssm 22270 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
4237, 38, 40, 41syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋)
43 simpllr 815 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹))
4430adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
45 rpxr 11878 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑟 / 2) ∈ ℝ+ → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4644, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
4714blopn 22352 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
4837, 38, 46, 47syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽)
49 blcntr 22265 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
5037, 38, 44, 49syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
51 fclsopni 21866 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∈ 𝐽𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
5243, 48, 50, 36, 51syl13anc 1368 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅)
53 n0 3964 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ≠ ∅ ↔ ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5452, 53sylib 208 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
55 elin 3829 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) ↔ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))))
5637adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
57 simplrl 817 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑦𝑋)
5844adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ+)
5958rpred 11910 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ)
60 simprr 811 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))
61 blhalf 22257 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ ((𝑟 / 2) ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
6256, 57, 59, 60, 61syl22anc 1367 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
63 blssm 22270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6437, 38, 46, 63syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ 𝑋)
6564sselda 3636 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))) → 𝑧𝑋)
6665adantrr 753 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧𝑋)
67 simpllr 815 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ+)
6867rpred 11910 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
69 simprl 809 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
7058, 45syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑟 / 2) ∈ ℝ*)
7138adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥𝑋)
72 blcom 22246 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑟 / 2) ∈ ℝ*) ∧ (𝑥𝑋𝑧𝑋)) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7356, 70, 71, 66, 72syl22anc 1367 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ↔ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2))))
7469, 73mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))
75 blhalf 22257 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7656, 66, 68, 74, 75syl22anc 1367 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑧(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7762, 76sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) ∧ (𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
7877ex 449 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → ((𝑧 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
7955, 78syl5bi 232 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8079exlimdv 1901 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (∃𝑧 𝑧 ∈ ((𝑥(ball‘𝐷)(𝑟 / 2)) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟)))
8154, 80mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))
82 filss 21704 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟))) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8335, 36, 42, 81, 82syl13anc 1368 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑦𝑋 ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑟 / 2) / 2)) ∈ 𝐹)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8434, 83rexlimddv 3064 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
8584ad2ant2r 798 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹)
86 toponss 20779 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝑦𝐽) → 𝑦𝑋)
8786adantrr 753 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8816, 87sylan 487 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝑋)
8988adantr 480 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝑋)
90 simprr 811 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)
91 filss 21704 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ∈ 𝐹𝑦𝑋 ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9226, 85, 89, 90, 91syl13anc 1368 . . . . . . . 8 ((((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+ ∧ (𝑥(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ 𝑦)) → 𝑦𝐹)
9322, 92rexlimddv 3064 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ (𝑦𝐽𝑥𝑦)) → 𝑦𝐹)
9493expr 642 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) ∧ 𝑦𝐽) → (𝑥𝑦𝑦𝐹))
9594ralrimiva 2995 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))
96 flimopn 21826 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9716, 25, 96syl2anc 694 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → (𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ∀𝑦𝐽 (𝑥𝑦𝑦𝐹))))
9819, 95, 97mpbir2and 977 . . . 4 ((𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) ∧ 𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹))
9998ex 449 . . 3 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝑥 ∈ (𝐽 fClus 𝐹) → 𝑥 ∈ (𝐽 fLim 𝐹)))
10099ssrdv 3642 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) ⊆ (𝐽 fLim 𝐹))
101 flimfcls 21877 . . 3 (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹)
102101a1i 11 . 2 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fLim 𝐹) ⊆ (𝐽 fClus 𝐹))
103100, 102eqssd 3653 1 (𝐹 ∈ (CauFil‘𝐷) → (𝐽 fClus 𝐹) = (𝐽 fLim 𝐹))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1523  wex 1744  wcel 2030  wne 2823  wral 2941  wrex 2942  {crab 2945  cin 3606  wss 3607  c0 3948   cuni 4468   × cxp 5141  dom cdm 5143  ran crn 5144  cima 5146  cfv 5926  (class class class)co 6690  cr 9973  0cc0 9974  *cxr 10111   / cdiv 10722  2c2 11108  +crp 11870  [,)cico 12215  ∞Metcxmt 19779  ballcbl 19781  MetOpencmopn 19784  TopOnctopon 20763  Filcfil 21696   fLim cflim 21785   fClus cfcls 21787  CauFilccfil 23096
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-map 7901  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-ico 12219  df-topgen 16151  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-bl 19789  df-mopn 19790  df-fbas 19791  df-top 20747  df-topon 20764  df-bases 20798  df-cld 20871  df-ntr 20872  df-cls 20873  df-nei 20950  df-fil 21697  df-flim 21790  df-fcls 21792  df-cfil 23099
This theorem is referenced by:  relcmpcmet  23161
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