Theorem imasnopn 13093

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 1521	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋))
2		nfcv 2312	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦(𝑅 “ {𝐴})
3		nfrab1 2649	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
4		txtop 13054	. . . . . . . . . . . . 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 526	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾))
7		eqid 2170	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ (𝐽 ×t 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾)
8	7	eltopss 12801	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top ∧ 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
9	5, 6, 8	syl2anc 409	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
10		imasnopn.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
11		eqid 2170	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐾 = ∪ 𝐾
12	10, 11	txuni 13057	. . . . . . . . . . . 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 3186	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ (𝑋 × ∪ 𝐾))
15		imass1 4986	. . . . . . . . . 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 5059	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
18	17	ad2antll 488	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
19	16, 18	sseqtrd 3185	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ∪ 𝐾)
20	19	sseld 3146	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) → 𝑦 ∈ ∪ 𝐾))
21	20	pm4.71rd 392	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}))))
22		elimasng 4979	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
23	22	elvd 2735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
24	23	ad2antll 488	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
25	24	anbi2d 461	. . . . . 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 2645	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅} ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
28	26, 27	bitr4di 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 3165	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅})
30		eqid 2170	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) = (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩)
31	30	mptpreima 5104	. . 3 ⊢ (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
32	29, 31	eqtr4di 2221	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅))
33	11	toptopon 12810	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
34	33	biimpi 119	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ Top → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
35	34	ad2antlr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
36	10	toptopon 12810	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
37	36	biimpi 119	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
38	37	ad2antrr 485	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
39		simprr 527	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐴 ∈ 𝑋)
40	35, 38, 39	cnmptc 13076	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝐴) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
41	35	cnmptid 13075	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝑦) ∈ (𝐾 Cn 𝐾))
42	35, 40, 41	cnmpt1t 13079	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐾)))
43		cnima 13014	. . 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 409	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) ∈ 𝐾)
45	32, 44	eqeltrd 2247	1 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ∈ 𝐾)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1348   ∈ wcel 2141  {crab 2452  Vcvv 2730   ⊆ wss 3121  {csn 3583  ⟨cop 3586  ∪ cuni 3796   ↦ cmpt 4050   × cxp 4609  ^◡ccnv 4610   “ cima 4614  ‘cfv 5198  (class class class)co 5853  Topctop 12789  TopOnctopon 12802   Cn ccn 12979   ×_t ctx 13046

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-nul 3415  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-topgen 12600  df-top 12790  df-topon 12803  df-bases 12835  df-cn 12982  df-cnp 12983  df-tx 13047

This theorem is referenced by: (None)