Theorem imasnopn 12468

Description: If a relation graph is open, then an image set of a singleton is also open. Corollary of Proposition 4 of [BourbakiTop1] p. I.26. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Jan-2018.)

Hypothesis

Ref	Expression
imasnopn.1	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽

Assertion

Ref	Expression
imasnopn	⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ∈ 𝐾)

Proof of Theorem imasnopn

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfv 1508	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋))
2		nfcv 2281	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦(𝑅 “ {𝐴})
3		nfrab1 2610	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
4		txtop 12429	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) → (𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top)
5	4	adantr 274	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top)
6		simprl 520	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾))
7		eqid 2139	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ (𝐽 ×t 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾)
8	7	eltopss 12176	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top ∧ 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
9	5, 6, 8	syl2anc 408	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
10		imasnopn.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
11		eqid 2139	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐾 = ∪ 𝐾
12	10, 11	txuni 12432	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) → (𝑋 × ∪ 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
13	12	adantr 274	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑋 × ∪ 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
14	9, 13	sseqtrrd 3136	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ (𝑋 × ∪ 𝐾))
15		imass1 4914	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 ⊆ (𝑋 × ∪ 𝐾) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}))
16	14, 15	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}))
17		xpimasn 4987	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
18	17	ad2antll 482	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
19	16, 18	sseqtrd 3135	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ∪ 𝐾)
20	19	sseld 3096	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) → 𝑦 ∈ ∪ 𝐾))
21	20	pm4.71rd 391	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}))))
22		elimasng 4907	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
23	22	elvd 2691	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
24	23	ad2antll 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
25	24	anbi2d 459	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ((𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴})) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅)))
26	21, 25	bitrd 187	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅)))
27		rabid 2606	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅} ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
28	26, 27	syl6bbr 197	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ 𝑦 ∈ {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}))
29	1, 2, 3, 28	eqrd 3115	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅})
30		eqid 2139	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) = (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩)
31	30	mptpreima 5032	. . 3 ⊢ (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
32	29, 31	syl6eqr 2190	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅))
33	11	toptopon 12185	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
34	33	biimpi 119	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ Top → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
35	34	ad2antlr 480	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
36	10	toptopon 12185	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
37	36	biimpi 119	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
38	37	ad2antrr 479	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
39		simprr 521	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐴 ∈ 𝑋)
40	35, 38, 39	cnmptc 12451	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝐴) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
41	35	cnmptid 12450	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝑦) ∈ (𝐾 Cn 𝐾))
42	35, 40, 41	cnmpt1t 12454	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐾)))
43		cnima 12389	. . 3 ⊢ (((𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐾)) ∧ 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾)) → (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) ∈ 𝐾)
44	42, 6, 43	syl2anc 408	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) ∈ 𝐾)
45	32, 44	eqeltrd 2216	1 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ∈ 𝐾)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1331   ∈ wcel 1480  {crab 2420  Vcvv 2686   ⊆ wss 3071  {csn 3527  ⟨cop 3530  ∪ cuni 3736   ↦ cmpt 3989   × cxp 4537  ^◡ccnv 4538   “ cima 4542  ‘cfv 5123  (class class class)co 5774  Topctop 12164  TopOnctopon 12177   Cn ccn 12354   ×_t ctx 12421

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 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-id 4215  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-map 6544  df-topgen 12141  df-top 12165  df-topon 12178  df-bases 12210  df-cn 12357  df-cnp 12358  df-tx 12422

This theorem is referenced by: (None)