Theorem uncon 21042

Description: The union of two connected overlapping subspaces is connected. (Contributed by FL, 29-May-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 11-Jun-2014.)

Assertion

Ref	Expression
uncon	⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) ≠ ∅) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con))

Proof of Theorem uncon

Dummy variables 𝑥 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		n0 3890	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) ≠ ∅ ↔ ∃𝑥 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵))
2		uniiun 4509	. . . . . . . . 9 ⊢ ∪ {𝐴, 𝐵} = ∪ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}𝑘
3		simpl1 1057	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
4		toponmax 20543	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 ∈ 𝐽)
5	3, 4	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝑋 ∈ 𝐽)
6		simpl2l 1107	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝐴 ⊆ 𝑋)
7	5, 6	ssexd 4733	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝐴 ∈ V)
8		simpl2r 1108	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝐵 ⊆ 𝑋)
9	5, 8	ssexd 4733	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝐵 ∈ V)
10		uniprg 4386	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ V ∧ 𝐵 ∈ V) → ∪ {𝐴, 𝐵} = (𝐴 ∪ 𝐵))
11	7, 9, 10	syl2anc 691	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → ∪ {𝐴, 𝐵} = (𝐴 ∪ 𝐵))
12	2, 11	syl5eqr 2658	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → ∪ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}𝑘 = (𝐴 ∪ 𝐵))
13	12	oveq2d 6565	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → (𝐽 ↾t ∪ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}𝑘) = (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)))
14		vex 3176	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑘 ∈ V
15	14	elpr 4146	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵} ↔ (𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵))
16		simpl2 1058	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋))
17		sseq1 3589	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → (𝑘 ⊆ 𝑋 ↔ 𝐴 ⊆ 𝑋))
18	17	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → (𝐴 ⊆ 𝑋 → 𝑘 ⊆ 𝑋))
19		sseq1 3589	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → (𝑘 ⊆ 𝑋 ↔ 𝐵 ⊆ 𝑋))
20	19	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → (𝐵 ⊆ 𝑋 → 𝑘 ⊆ 𝑋))
21	18, 20	jaoa 531	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵) → ((𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) → 𝑘 ⊆ 𝑋))
22	16, 21	mpan9 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ (𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵)) → 𝑘 ⊆ 𝑋)
23	15, 22	sylan2b 491	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}) → 𝑘 ⊆ 𝑋)
24		simpl3 1059	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵))
25		elin 3758	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵))
26	24, 25	sylib 207	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵))
27		eleq2 2677	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → (𝑥 ∈ 𝑘 ↔ 𝑥 ∈ 𝐴))
28	27	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → (𝑥 ∈ 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑘))
29		eleq2 2677	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → (𝑥 ∈ 𝑘 ↔ 𝑥 ∈ 𝐵))
30	29	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → (𝑥 ∈ 𝐵 → 𝑥 ∈ 𝑘))
31	28, 30	jaoa 531	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵) → ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝑘))
32	26, 31	mpan9 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ (𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝑘)
33	15, 32	sylan2b 491	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}) → 𝑥 ∈ 𝑘)
34		simpr 476	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con))
35		oveq2 6557	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → (𝐽 ↾t 𝑘) = (𝐽 ↾t 𝐴))
36	35	eleq1d 2672	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → ((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con ↔ (𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con))
37	36	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐴 → ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con → (𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con))
38		oveq2 6557	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → (𝐽 ↾t 𝑘) = (𝐽 ↾t 𝐵))
39	38	eleq1d 2672	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → ((𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con ↔ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con))
40	39	biimprd 237	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝐵 → ((𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con → (𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con))
41	37, 40	jaoa 531	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con))
42	34, 41	mpan9 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ (𝑘 = 𝐴 ∨ 𝑘 = 𝐵)) → (𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con)
43	15, 42	sylan2b 491	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) ∧ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}) → (𝐽 ↾t 𝑘) ∈ Con)
44	3, 23, 33, 43	iuncon 21041	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → (𝐽 ↾t ∪ 𝑘 ∈ {𝐴, 𝐵}𝑘) ∈ Con)
45	13, 44	eqeltrrd 2689	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) ∧ ((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con)) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con)
46	45	ex 449	. . . . 5 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵)) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con))
47	46	3expia 1259	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋)) → (𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con)))
48	47	exlimdv 1848	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋)) → (∃𝑥 𝑥 ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con)))
49	1, 48	syl5bi 231	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋)) → ((𝐴 ∩ 𝐵) ≠ ∅ → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con)))
50	49	3impia 1253	1 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ (𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝐵 ⊆ 𝑋) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) ≠ ∅) → (((𝐽 ↾t 𝐴) ∈ Con ∧ (𝐽 ↾t 𝐵) ∈ Con) → (𝐽 ↾t (𝐴 ∪ 𝐵)) ∈ Con))

Syntax hints:   → wi 4   ∨ wo 382   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475  ∃wex 1695   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  Vcvv 3173   ∪ cun 3538   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  {cpr 4127  ∪ cuni 4372  ∪ ciun 4455  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↾_t crest 15904  TopOnctopon 20518  Conccon 21024

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847

This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-fin 7845  df-fi 8200  df-rest 15906  df-topgen 15927  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-cld 20633  df-con 21025

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