Theorem imasnopn 13670

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 1528	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋))
2		nfcv 2319	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦(𝑅 “ {𝐴})
3		nfrab1 2656	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
4		txtop 13631	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) → (𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top)
5	4	adantr 276	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top)
6		simprl 529	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾))
7		eqid 2177	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ (𝐽 ×t 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾)
8	7	eltopss 13378	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ×t 𝐾) ∈ Top ∧ 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
9	5, 6, 8	syl2anc 411	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
10		imasnopn.1	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
11		eqid 2177	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐾 = ∪ 𝐾
12	10, 11	txuni 13634	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) → (𝑋 × ∪ 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
13	12	adantr 276	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑋 × ∪ 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾))
14	9, 13	sseqtrrd 3194	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ (𝑋 × ∪ 𝐾))
15		imass1 5002	. . . . . . . . . 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 5076	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
18	17	ad2antll 491	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
19	16, 18	sseqtrd 3193	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ∪ 𝐾)
20	19	sseld 3154	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) → 𝑦 ∈ ∪ 𝐾))
21	20	pm4.71rd 394	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}))))
22		elimasng 4995	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
23	22	elvd 2742	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
24	23	ad2antll 491	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
25	24	anbi2d 464	. . . . . 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 188	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅)))
27		rabid 2652	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅} ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∧ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
28	26, 27	bitr4di 198	. . . 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 3173	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅})
30		eqid 2177	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) = (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩)
31	30	mptpreima 5121	. . 3 ⊢ (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
32	29, 31	eqtr4di 2228	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅))
33	11	toptopon 13387	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
34	33	biimpi 120	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ Top → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
35	34	ad2antlr 489	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
36	10	toptopon 13387	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
37	36	biimpi 120	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
38	37	ad2antrr 488	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
39		simprr 531	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐴 ∈ 𝑋)
40	35, 38, 39	cnmptc 13653	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝐴) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
41	35	cnmptid 13652	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝑦) ∈ (𝐾 Cn 𝐾))
42	35, 40, 41	cnmpt1t 13656	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐾)))
43		cnima 13591	. . 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 411	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) ∈ 𝐾)
45	32, 44	eqeltrd 2254	1 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ∈ 𝐾)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  {crab 2459  Vcvv 2737   ⊆ wss 3129  {csn 3592  ⟨cop 3595  ∪ cuni 3809   ↦ cmpt 4063   × cxp 4623  ^◡ccnv 4624   “ cima 4628  ‘cfv 5215  (class class class)co 5872  Topctop 13366  TopOnctopon 13379   Cn ccn 13556   ×_t ctx 13623

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4117  ax-sep 4120  ax-pow 4173  ax-pr 4208  ax-un 4432  ax-setind 4535

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3810  df-iun 3888  df-br 4003  df-opab 4064  df-mpt 4065  df-id 4292  df-xp 4631  df-rel 4632  df-cnv 4633  df-co 4634  df-dm 4635  df-rn 4636  df-res 4637  df-ima 4638  df-iota 5177  df-fun 5217  df-fn 5218  df-f 5219  df-f1 5220  df-fo 5221  df-f1o 5222  df-fv 5223  df-ov 5875  df-oprab 5876  df-mpo 5877  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-map 6647  df-topgen 12697  df-top 13367  df-topon 13380  df-bases 13412  df-cn 13559  df-cnp 13560  df-tx 13624

This theorem is referenced by: (None)