Theorem cnptopco 15323

Description: The composition of a function F continuous at P with a function continuous at ( F ` P ) is continuous at P. Proposition 2 of [BourbakiTop1] p. I.9. (Contributed by FL, 16-Nov-2006.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 27-Dec-2014.)

Assertion

Ref	Expression
cnptopco	|- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( G o. F ) e. ( ( J CnP L ) ` P ) )

Proof of Theorem cnptopco

Dummy variables x y z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl2 1032	. . . . 5 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> K e. Top )
2		toptopon2 15120	. . . . 5 |- ( K e. Top <-> K e. (TopOn ` U. K ) )
3	1, 2	sylib 122	. . . 4 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> K e. (TopOn ` U. K ) )
4		simpl3 1033	. . . . 5 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> L e. Top )
5		toptopon2 15120	. . . . 5 |- ( L e. Top <-> L e. (TopOn ` U. L ) )
6	4, 5	sylib 122	. . . 4 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> L e. (TopOn ` U. L ) )
7		simprr 537	. . . 4 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) )
8		cnpf2 15308	. . . 4 |- ( ( K e. (TopOn ` U. K ) /\ L e. (TopOn ` U. L ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) -> G : U. K --> U. L )
9	3, 6, 7, 8	syl3anc 1278	. . 3 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> G : U. K --> U. L )
10		simpl1 1031	. . . . 5 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> J e. Top )
11		toptopon2 15120	. . . . 5 |- ( J e. Top <-> J e. (TopOn ` U. J ) )
12	10, 11	sylib 122	. . . 4 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> J e. (TopOn ` U. J ) )
13		simprl 535	. . . 4 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> F e. ( ( J CnP K ) ` P ) )
14		cnpf2 15308	. . . 4 |- ( ( J e. (TopOn ` U. J ) /\ K e. (TopOn ` U. K ) /\ F e. ( ( J CnP K ) ` P ) ) -> F : U. J --> U. K )
15	12, 3, 13, 14	syl3anc 1278	. . 3 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> F : U. J --> U. K )
16		fco 5552	. . 3 |- ( ( G : U. K --> U. L /\ F : U. J --> U. K ) -> ( G o. F ) : U. J --> U. L )
17	9, 15, 16	syl2anc 415	. 2 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( G o. F ) : U. J --> U. L )
18	3	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> K e. (TopOn ` U. K ) )
19	6	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> L e. (TopOn ` U. L ) )
20		cnprcl2k 15307	. . . . . . . . 9 |- ( ( J e. (TopOn ` U. J ) /\ K e. Top /\ F e. ( ( J CnP K ) ` P ) ) -> P e. U. J )
21	12, 1, 13, 20	syl3anc 1278	. . . . . . . 8 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> P e. U. J )
22	15, 21	ffvelcdmd 5844	. . . . . . 7 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( F ` P ) e. U. K )
23	22	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> ( F ` P ) e. U. K )
24	7	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) )
25		simprl 535	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> z e. L )
26		fvco3 5776	. . . . . . . . 9 |- ( ( F : U. J --> U. K /\ P e. U. J ) -> ( ( G o. F ) ` P ) = ( G ` ( F ` P ) ) )
27	15, 21, 26	syl2anc 415	. . . . . . . 8 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( ( G o. F ) ` P ) = ( G ` ( F ` P ) ) )
28	27	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> ( ( G o. F ) ` P ) = ( G ` ( F ` P ) ) )
29		simprr 537	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> ( ( G o. F ) ` P ) e. z )
30	28, 29	eqeltrrd 2316	. . . . . 6 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> ( G ` ( F ` P ) ) e. z )
31		icnpimaex 15312	. . . . . 6 |- ( ( ( K e. (TopOn ` U. K ) /\ L e. (TopOn ` U. L ) /\ ( F ` P ) e. U. K ) /\ ( G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) /\ z e. L /\ ( G ` ( F ` P ) ) e. z ) ) -> E. y e. K ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) )
32	18, 19, 23, 24, 25, 30, 31	syl33anc 1293	. . . . 5 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> E. y e. K ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) )
33	12	ad2antrr 492	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> J e. (TopOn ` U. J ) )
34	3	ad2antrr 492	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> K e. (TopOn ` U. K ) )
35	21	ad2antrr 492	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> P e. U. J )
36		simplll 539	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> F e. ( ( J CnP K ) ` P ) )
37	36	adantlll 484	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> F e. ( ( J CnP K ) ` P ) )
38		simprl 535	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> y e. K )
39		simprrl 545	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( F ` P ) e. y )
40		icnpimaex 15312	. . . . . . 7 |- ( ( ( J e. (TopOn ` U. J ) /\ K e. (TopOn ` U. K ) /\ P e. U. J ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ y e. K /\ ( F ` P ) e. y ) ) -> E. x e. J ( P e. x /\ ( F " x ) C_ y ) )
41	33, 34, 35, 37, 38, 39, 40	syl33anc 1293	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> E. x e. J ( P e. x /\ ( F " x ) C_ y ) )
42		imaco 5293	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( G o. F ) " x ) = ( G " ( F " x ) )
43		imass2 5163	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( F " x ) C_ y -> ( G " ( F " x ) ) C_ ( G " y ) )
44	42, 43	eqsstrid 3294	. . . . . . . . . 10 |- ( ( F " x ) C_ y -> ( ( G o. F ) " x ) C_ ( G " y ) )
45		simprrr 546	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( G " y ) C_ z )
46		sstr2 3255	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( G o. F ) " x ) C_ ( G " y ) -> ( ( G " y ) C_ z -> ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) )
47	44, 45, 46	syl2imc 39	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( ( F " x ) C_ y -> ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) )
48	47	adantlll 484	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( ( F " x ) C_ y -> ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) )
49	48	anim2d 337	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( ( P e. x /\ ( F " x ) C_ y ) -> ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) )
50	49	reximdv 2651	. . . . . 6 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> ( E. x e. J ( P e. x /\ ( F " x ) C_ y ) -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) )
51	41, 50	mpd 13	. . . . 5 |- ( ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) /\ ( y e. K /\ ( ( F ` P ) e. y /\ ( G " y ) C_ z ) ) ) -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) )
52	32, 51	rexlimddv 2673	. . . 4 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ ( z e. L /\ ( ( G o. F ) ` P ) e. z ) ) -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) )
53	52	expr 375	. . 3 |- ( ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) /\ z e. L ) -> ( ( ( G o. F ) ` P ) e. z -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) )
54	53	ralrimiva 2623	. 2 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> A. z e. L ( ( ( G o. F ) ` P ) e. z -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) )
55		iscnp 15300	. . 3 |- ( ( J e. (TopOn ` U. J ) /\ L e. (TopOn ` U. L ) /\ P e. U. J ) -> ( ( G o. F ) e. ( ( J CnP L ) ` P ) <-> ( ( G o. F ) : U. J --> U. L /\ A. z e. L ( ( ( G o. F ) ` P ) e. z -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) ) ) )
56	12, 6, 21, 55	syl3anc 1278	. 2 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( ( G o. F ) e. ( ( J CnP L ) ` P ) <-> ( ( G o. F ) : U. J --> U. L /\ A. z e. L ( ( ( G o. F ) ` P ) e. z -> E. x e. J ( P e. x /\ ( ( G o. F ) " x ) C_ z ) ) ) ) )
57	17, 54, 56	mpbir2and 957	1 |- ( ( ( J e. Top /\ K e. Top /\ L e. Top ) /\ ( F e. ( ( J CnP K ) ` P ) /\ G e. ( ( K CnP L ) ` ( F ` P ) ) ) ) -> ( G o. F ) e. ( ( J CnP L ) ` P ) )

This proof depends on syntax axioms:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 1009   = wceq 1402   e. wcel 2209   A.wral 2528   E.wrex 2529   C_ wss 3220   U.cuni 3935   "cima 4777   o. ccom 4778   -->wf 5373   ` cfv 5377  (class class class)co 6085   Topctop 15098  TopOnctopon 15111   CnP ccnp 15287

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-id 4438  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-map 6924  df-top 15099  df-topon 15112  df-cnp 15290

This theorem is used by: (None)