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Theorem filufint 21771
Description: A filter is equal to the intersection of the ultrafilters containing it. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Jan-2010.) (Revised by Stefan O'Rear, 2-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
filufint (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓} = 𝐹)
Distinct variable groups:   𝑓,𝐹   𝑓,𝑋

Proof of Theorem filufint
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vex 3234 . . . . 5 𝑥 ∈ V
21elintrab 4520 . . . 4 (𝑥 {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓} ↔ ∀𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓𝑥𝑓))
3 filsspw 21702 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋)
433ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋)
5 difss 3770 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑋𝑥) ⊆ 𝑋
6 filtop 21706 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → 𝑋𝐹)
7 difexg 4841 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑋𝐹 → (𝑋𝑥) ∈ V)
86, 7syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑋𝑥) ∈ V)
983ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋𝑥) ∈ V)
10 elpwg 4199 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑋𝑥) ∈ V → ((𝑋𝑥) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ (𝑋𝑥) ⊆ 𝑋))
119, 10syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ((𝑋𝑥) ∈ 𝒫 𝑋 ↔ (𝑋𝑥) ⊆ 𝑋))
125, 11mpbiri 248 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋𝑥) ∈ 𝒫 𝑋)
1312snssd 4372 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → {(𝑋𝑥)} ⊆ 𝒫 𝑋)
144, 13unssd 3822 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ 𝒫 𝑋)
15 ssun1 3809 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐹 ⊆ (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})
16 filn0 21713 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → 𝐹 ≠ ∅)
17 ssn0 4009 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ⊆ (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ∧ 𝐹 ≠ ∅) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅)
1815, 16, 17sylancr 696 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅)
19183ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅)
20 elsni 4227 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 ∈ {(𝑋𝑥)} → 𝑧 = (𝑋𝑥))
21 filelss 21703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹) → 𝑦𝑋)
22213adant3 1101 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → 𝑦𝑋)
23 reldisj 4053 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑦𝑋 → ((𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) = ∅ ↔ 𝑦 ⊆ (𝑋 ∖ (𝑋𝑥))))
2422, 23syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → ((𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) = ∅ ↔ 𝑦 ⊆ (𝑋 ∖ (𝑋𝑥))))
25 dfss4 3891 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 (𝑥𝑋 ↔ (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = 𝑥)
2625biimpi 206 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 (𝑥𝑋 → (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = 𝑥)
2726sseq2d 3666 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑥𝑋 → (𝑦 ⊆ (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) ↔ 𝑦𝑥))
28273ad2ant3 1104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → (𝑦 ⊆ (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) ↔ 𝑦𝑥))
2924, 28bitrd 268 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → ((𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) = ∅ ↔ 𝑦𝑥))
30 filss 21704 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ (𝑦𝐹𝑥𝑋𝑦𝑥)) → 𝑥𝐹)
31303exp2 1307 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑦𝐹 → (𝑥𝑋 → (𝑦𝑥𝑥𝐹))))
32313imp 1275 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → (𝑦𝑥𝑥𝐹))
3329, 32sylbid 230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → ((𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) = ∅ → 𝑥𝐹))
3433necon3bd 2837 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑦𝐹𝑥𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) ≠ ∅))
35343exp 1283 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑦𝐹 → (𝑥𝑋 → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) ≠ ∅))))
3635com24 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑥𝑋 → (𝑦𝐹 → (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) ≠ ∅))))
37363imp1 1302 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑦𝐹) → (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) ≠ ∅)
38 ineq2 3841 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = (𝑋𝑥) → (𝑦𝑧) = (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)))
3938neeq1d 2882 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝑋𝑥) → ((𝑦𝑧) ≠ ∅ ↔ (𝑦 ∩ (𝑋𝑥)) ≠ ∅))
4037, 39syl5ibrcom 237 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑦𝐹) → (𝑧 = (𝑋𝑥) → (𝑦𝑧) ≠ ∅))
4140expimpd 628 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ((𝑦𝐹𝑧 = (𝑋𝑥)) → (𝑦𝑧) ≠ ∅))
4220, 41sylan2i 688 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ((𝑦𝐹𝑧 ∈ {(𝑋𝑥)}) → (𝑦𝑧) ≠ ∅))
4342ralrimivv 2999 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ∀𝑦𝐹𝑧 ∈ {(𝑋𝑥)} (𝑦𝑧) ≠ ∅)
44 filfbas 21699 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝑋))
45443ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → 𝐹 ∈ (fBas‘𝑋))
465a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋𝑥) ⊆ 𝑋)
47263ad2ant2 1103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑋𝑥) = ∅) → (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = 𝑥)
48 difeq2 3755 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝑋𝑥) = ∅ → (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = (𝑋 ∖ ∅))
49 dif0 3983 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑋 ∖ ∅) = 𝑋
5048, 49syl6eq 2701 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑋𝑥) = ∅ → (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = 𝑋)
51503ad2ant3 1104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑋𝑥) = ∅) → (𝑋 ∖ (𝑋𝑥)) = 𝑋)
5247, 51eqtr3d 2687 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑋𝑥) = ∅) → 𝑥 = 𝑋)
5363ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑋𝑥) = ∅) → 𝑋𝐹)
5452, 53eqeltrd 2730 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (𝑋𝑥) = ∅) → 𝑥𝐹)
55543expia 1286 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) → ((𝑋𝑥) = ∅ → 𝑥𝐹))
5655necon3bd 2837 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑋𝑥) ≠ ∅))
5756ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑥𝑋 → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑋𝑥) ≠ ∅)))
5857com23 86 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → (𝑥𝑋 → (𝑋𝑥) ≠ ∅)))
59583imp 1275 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋𝑥) ≠ ∅)
6063ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → 𝑋𝐹)
61 snfbas 21717 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑋𝑥) ⊆ 𝑋 ∧ (𝑋𝑥) ≠ ∅ ∧ 𝑋𝐹) → {(𝑋𝑥)} ∈ (fBas‘𝑋))
6246, 59, 60, 61syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → {(𝑋𝑥)} ∈ (fBas‘𝑋))
63 fbunfip 21720 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹 ∈ (fBas‘𝑋) ∧ {(𝑋𝑥)} ∈ (fBas‘𝑋)) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ↔ ∀𝑦𝐹𝑧 ∈ {(𝑋𝑥)} (𝑦𝑧) ≠ ∅))
6445, 62, 63syl2anc 694 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ↔ ∀𝑦𝐹𝑧 ∈ {(𝑋𝑥)} (𝑦𝑧) ≠ ∅))
6543, 64mpbird 247 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
66 fsubbas 21718 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋𝐹 → ((fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ((𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))))
676, 66syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → ((fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ((𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))))
68673ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ((fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋) ↔ ((𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ 𝒫 𝑋 ∧ (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ≠ ∅ ∧ ¬ ∅ ∈ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))))
6914, 19, 65, 68mpbir3and 1264 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋))
70 fgcl 21729 . . . . . . . . . . 11 ((fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋) → (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ∈ (Fil‘𝑋))
7169, 70syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ∈ (Fil‘𝑋))
72 filssufil 21763 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ∈ (Fil‘𝑋) → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓)
73 snex 4938 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 {(𝑋𝑥)} ∈ V
74 unexg 7001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ {(𝑋𝑥)} ∈ V) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ∈ V)
7573, 74mpan2 707 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ∈ V)
76 ssfii 8366 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ∈ V → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
7775, 76syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
78773ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}) ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
7978unssad 3823 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → 𝐹 ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
80 ssfg 21723 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋) → (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
8169, 80syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
8279, 81sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → 𝐹 ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
8382ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → 𝐹 ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
84 simpr 476 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓)
8583, 84sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → 𝐹𝑓)
86 ufilfil 21755 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) → 𝑓 ∈ (Fil‘𝑋))
87 0nelfil 21700 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) → ¬ ∅ ∈ 𝑓)
8886, 87syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) → ¬ ∅ ∈ 𝑓)
8988ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → ¬ ∅ ∈ 𝑓)
90 disjdif 4073 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∩ (𝑋𝑥)) = ∅
9186ad2antlr 763 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → 𝑓 ∈ (Fil‘𝑋))
92 simprr 811 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → 𝑥𝑓)
9377unssbd 3824 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → {(𝑋𝑥)} ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
94933ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → {(𝑋𝑥)} ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
9594adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → {(𝑋𝑥)} ⊆ (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})))
9669adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ∈ (fBas‘𝑋))
9796, 80syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → (fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)})) ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
9895, 97sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → {(𝑋𝑥)} ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
9998adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → {(𝑋𝑥)} ⊆ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))))
100 simprl 809 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓)
10199, 100sstrd 3646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → {(𝑋𝑥)} ⊆ 𝑓)
102 snidg 4239 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑋𝑥) ∈ V → (𝑋𝑥) ∈ {(𝑋𝑥)})
1038, 102syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑋𝑥) ∈ {(𝑋𝑥)})
1041033ad2ant1 1102 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑋𝑥) ∈ {(𝑋𝑥)})
105104ad2antrr 762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → (𝑋𝑥) ∈ {(𝑋𝑥)})
106101, 105sseldd 3637 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → (𝑋𝑥) ∈ 𝑓)
107 filin 21705 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑓 ∧ (𝑋𝑥) ∈ 𝑓) → (𝑥 ∩ (𝑋𝑥)) ∈ 𝑓)
10891, 92, 106, 107syl3anc 1366 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → (𝑥 ∩ (𝑋𝑥)) ∈ 𝑓)
10990, 108syl5eqelr 2735 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓𝑥𝑓)) → ∅ ∈ 𝑓)
110109expr 642 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → (𝑥𝑓 → ∅ ∈ 𝑓))
11189, 110mtod 189 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → ¬ 𝑥𝑓)
11285, 111jca 553 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) ∧ 𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) ∧ (𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓) → (𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓))
113112exp31 629 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) → ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓 → (𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓))))
114113reximdvai 3044 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → (∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ⊆ 𝑓 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
11572, 114syl5 34 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ((𝑋filGen(fi‘(𝐹 ∪ {(𝑋𝑥)}))) ∈ (Fil‘𝑋) → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
11671, 115mpd 15 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹𝑥𝑋) → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓))
1171163expia 1286 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹) → (𝑥𝑋 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
118 filssufil 21763 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)𝐹𝑓)
119 filelss 21703 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ 𝑥𝑓) → 𝑥𝑋)
120119ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑓 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑥𝑓𝑥𝑋))
12186, 120syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) → (𝑥𝑓𝑥𝑋))
122121con3d 148 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝑋 → ¬ 𝑥𝑓))
123122impcom 445 . . . . . . . . . . . . 13 ((¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → ¬ 𝑥𝑓)
124123a1d 25 . . . . . . . . . . . 12 ((¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → (𝐹𝑓 → ¬ 𝑥𝑓))
125124ancld 575 . . . . . . . . . . 11 ((¬ 𝑥𝑋𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)) → (𝐹𝑓 → (𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
126125reximdva 3046 . . . . . . . . . 10 𝑥𝑋 → (∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)𝐹𝑓 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
127118, 126syl5com 31 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝑋 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
128127adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹) → (¬ 𝑥𝑋 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
129117, 128pm2.61d 170 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) ∧ ¬ 𝑥𝐹) → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓))
130129ex 449 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → ∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓)))
131 rexanali 3027 . . . . . 6 (∃𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓 ∧ ¬ 𝑥𝑓) ↔ ¬ ∀𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓𝑥𝑓))
132130, 131syl6ib 241 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (¬ 𝑥𝐹 → ¬ ∀𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓𝑥𝑓)))
133132con4d 114 . . . 4 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (∀𝑓 ∈ (UFil‘𝑋)(𝐹𝑓𝑥𝑓) → 𝑥𝐹))
1342, 133syl5bi 232 . . 3 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → (𝑥 {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓} → 𝑥𝐹))
135134ssrdv 3642 . 2 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓} ⊆ 𝐹)
136 ssintub 4527 . . 3 𝐹 {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓}
137136a1i 11 . 2 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → 𝐹 {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓})
138135, 137eqssd 3653 1 (𝐹 ∈ (Fil‘𝑋) → {𝑓 ∈ (UFil‘𝑋) ∣ 𝐹𝑓} = 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wne 2823  wral 2941  wrex 2942  {crab 2945  Vcvv 3231  cdif 3604  cun 3605  cin 3606  wss 3607  c0 3948  𝒫 cpw 4191  {csn 4210   cint 4507  cfv 5926  (class class class)co 6690  ficfi 8357  fBascfbas 19782  filGencfg 19783  Filcfil 21696  UFilcufil 21750
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-ac2 9323
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-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-se 5103  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-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-rpss 6979  df-om 7108  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-oadd 7609  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-fin 8001  df-fi 8358  df-card 8803  df-ac 8977  df-cda 9028  df-fbas 19791  df-fg 19792  df-fil 21697  df-ufil 21752
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