Theorem cnptopco 13016

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 996	. . . . 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 12811	. . . . 5 |- ( K e. Top <-> K e. (TopOn ` U. K ) )
3	1, 2	sylib 121	. . . 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 997	. . . . 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 12811	. . . . 5 |- ( L e. Top <-> L e. (TopOn ` U. L ) )
6	4, 5	sylib 121	. . . 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 527	. . . 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 13001	. . . 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 1233	. . 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 995	. . . . 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 12811	. . . . 5 |- ( J e. Top <-> J e. (TopOn ` U. J ) )
12	10, 11	sylib 121	. . . 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 526	. . . 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 13001	. . . 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 1233	. . 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 5363	. . 3 |- ( ( G : U. K --> U. L /\ F : U. J --> U. K ) -> ( G o. F ) : U. J --> U. L )
17	9, 15, 16	syl2anc 409	. 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 274	. . . . . 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 274	. . . . . 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 13000	. . . . . . . . 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 1233	. . . . . . . 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	ffvelrnd 5632	. . . . . . 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 274	. . . . . 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 274	. . . . . 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 526	. . . . . 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 5567	. . . . . . . . 9 |- ( ( F : U. J --> U. K /\ P e. U. J ) -> ( ( G o. F ) ` P ) = ( G ` ( F ` P ) ) )
27	15, 21, 26	syl2anc 409	. . . . . . . 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 274	. . . . . . 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 527	. . . . . . 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 2248	. . . . . 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 13005	. . . . . 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 1248	. . . . 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 485	. . . . . . 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 485	. . . . . . 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 485	. . . . . . 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 528	. . . . . . . 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 477	. . . . . . 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 526	. . . . . . 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 534	. . . . . . 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 13005	. . . . . . 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 1248	. . . . . 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 5116	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( G o. F ) " x ) = ( G " ( F " x ) )
43		imass2 4987	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( F " x ) C_ y -> ( G " ( F " x ) ) C_ ( G " y ) )
44	42, 43	eqsstrid 3193	. . . . . . . . . 10 |- ( ( F " x ) C_ y -> ( ( G o. F ) " x ) C_ ( G " y ) )
45		simprrr 535	. . . . . . . . . 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 3154	. . . . . . . . . 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 477	. . . . . . . 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 335	. . . . . . 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 2571	. . . . . 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 2592	. . . 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 373	. . 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 2543	. 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 12993	. . 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 1233	. 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 939	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 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   /\ w3a 973   = wceq 1348   e. wcel 2141   A.wral 2448   E.wrex 2449   C_ wss 3121   U.cuni 3796   "cima 4614   o. ccom 4615   -->wf 5194   ` cfv 5198  (class class class)co 5853   Topctop 12789  TopOnctopon 12802   CnP ccnp 12980

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-id 4278  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-map 6628  df-top 12790  df-topon 12803  df-cnp 12983

This theorem is referenced by: (None)