Theorem imasnopn 12939

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 1516	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋))
2		nfcv 2308	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦(𝑅 “ {𝐴})
3		nfrab1 2645	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑦{𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
4		txtop 12900	. . . . . . . . . . . . 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 521	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾))
7		eqid 2165	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ (𝐽 ×t 𝐾) = ∪ (𝐽 ×t 𝐾)
8	7	eltopss 12647	. . . . . . . . . . . 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 2165	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐾 = ∪ 𝐾
12	10, 11	txuni 12903	. . . . . . . . . . . 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 3181	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝑅 ⊆ (𝑋 × ∪ 𝐾))
15		imass1 4979	. . . . . . . . . 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 5052	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
18	17	ad2antll 483	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → ((𝑋 × ∪ 𝐾) “ {𝐴}) = ∪ 𝐾)
19	16, 18	sseqtrd 3180	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ⊆ ∪ 𝐾)
20	19	sseld 3141	. . . . . . 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 4972	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
23	22	elvd 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑋 → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
24	23	ad2antll 483	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ (𝑅 “ {𝐴}) ↔ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅))
25	24	anbi2d 460	. . . . . 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 2641	. . . . 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 3160	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅})
30		eqid 2165	. . . 4 ⊢ (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) = (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩)
31	30	mptpreima 5097	. . 3 ⊢ (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅) = {𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ∣ ⟨𝐴, 𝑦⟩ ∈ 𝑅}
32	29, 31	eqtr4di 2217	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) = (◡(𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) “ 𝑅))
33	11	toptopon 12656	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
34	33	biimpi 119	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ Top → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
35	34	ad2antlr 481	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘∪ 𝐾))
36	10	toptopon 12656	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
37	36	biimpi 119	. . . . . 6 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
38	37	ad2antrr 480	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
39		simprr 522	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → 𝐴 ∈ 𝑋)
40	35, 38, 39	cnmptc 12922	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝐴) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
41	35	cnmptid 12921	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ 𝑦) ∈ (𝐾 Cn 𝐾))
42	35, 40, 41	cnmpt1t 12925	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑦 ∈ ∪ 𝐾 ↦ ⟨𝐴, 𝑦⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐾)))
43		cnima 12860	. . 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 2243	1 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝑅 ∈ (𝐽 ×t 𝐾) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋)) → (𝑅 “ {𝐴}) ∈ 𝐾)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1343   ∈ wcel 2136  {crab 2448  Vcvv 2726   ⊆ wss 3116  {csn 3576  ⟨cop 3579  ∪ cuni 3789   ↦ cmpt 4043   × cxp 4602  ^◡ccnv 4603   “ cima 4607  ‘cfv 5188  (class class class)co 5842  Topctop 12635  TopOnctopon 12648   Cn ccn 12825   ×_t ctx 12892

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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-id 4271  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-map 6616  df-topgen 12577  df-top 12636  df-topon 12649  df-bases 12681  df-cn 12828  df-cnp 12829  df-tx 12893

This theorem is referenced by: (None)