MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cmphaushmeo Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cmphaushmeo 23703
Description: A continuous bijection from a compact space to a Hausdorff space is a homeomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cmphaushmeo.1 𝑋 = 𝐽
cmphaushmeo.2 𝑌 = 𝐾
Assertion
Ref Expression
cmphaushmeo ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) ↔ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌))

Proof of Theorem cmphaushmeo
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cmphaushmeo.1 . . 3 𝑋 = 𝐽
2 cmphaushmeo.2 . . 3 𝑌 = 𝐾
31, 2hmeof1o 23667 . 2 (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) → 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)
4 f1ocnv 6851 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑌1-1-onto𝑋)
5 f1of 6839 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑌1-1-onto𝑋𝐹:𝑌𝑋)
64, 5syl 17 . . . . . . 7 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑌𝑋)
76a1i 11 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑌𝑋))
8 f1orel 6842 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → Rel 𝐹)
98ad2antll 728 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → Rel 𝐹)
10 dfrel2 6193 . . . . . . . . . . 11 (Rel 𝐹𝐹 = 𝐹)
119, 10sylib 217 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹 = 𝐹)
1211imaeq1d 6062 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑥))
13 simp2 1135 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Haus)
1413adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐾 ∈ Haus)
15 imassrn 6074 . . . . . . . . . . 11 (𝐹𝑥) ⊆ ran 𝐹
16 f1ofo 6846 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑋onto𝑌)
1716ad2antll 728 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹:𝑋onto𝑌)
18 forn 6814 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑋onto𝑌 → ran 𝐹 = 𝑌)
1917, 18syl 17 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → ran 𝐹 = 𝑌)
2015, 19sseqtrid 4032 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ⊆ 𝑌)
21 simpl3 1191 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
22 simp1 1134 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Comp)
2322adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐽 ∈ Comp)
24 simprl 770 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
25 cmpcld 23305 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)) → (𝐽t 𝑥) ∈ Comp)
2623, 24, 25syl2anc 583 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐽t 𝑥) ∈ Comp)
27 imacmp 23300 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Comp) → (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp)
2821, 26, 27syl2anc 583 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp)
292hauscmp 23310 . . . . . . . . . 10 ((𝐾 ∈ Haus ∧ (𝐹𝑥) ⊆ 𝑌 ∧ (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3014, 20, 28, 29syl3anc 1369 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3112, 30eqeltrd 2829 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3231expr 456 . . . . . . 7 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾)))
3332ralrimdva 3151 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾)))
347, 33jcad 512 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
35 haustop 23234 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ Haus → 𝐾 ∈ Top)
3613, 35syl 17 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Top)
372toptopon 22818 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌))
3836, 37sylib 217 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌))
39 cmptop 23298 . . . . . . . 8 (𝐽 ∈ Comp → 𝐽 ∈ Top)
4022, 39syl 17 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Top)
411toptopon 22818 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
4240, 41sylib 217 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
43 iscncl 23172 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌) ∧ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋)) → (𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽) ↔ (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
4438, 42, 43syl2anc 583 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽) ↔ (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
4534, 44sylibrd 259 . . . 4 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽)))
46 simp3 1136 . . . 4 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
4745, 46jctild 525 . . 3 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽))))
48 ishmeo 23662 . . 3 (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) ↔ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽)))
4947, 48imbitrrdi 251 . 2 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾)))
503, 49impbid2 225 1 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) ↔ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395  w3a 1085   = wceq 1534  wcel 2099  wral 3058  wss 3947   cuni 4908  ccnv 5677  ran crn 5679  cima 5681  Rel wrel 5683  wf 6544  ontowfo 6546  1-1-ontowf1o 6547  cfv 6548  (class class class)co 7420  t crest 17401  Topctop 22794  TopOnctopon 22811  Clsdccld 22919   Cn ccn 23127  Hauscha 23211  Compccmp 23289  Homeochmeo 23656
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-ral 3059  df-rex 3068  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-1o 8486  df-er 8724  df-map 8846  df-en 8964  df-dom 8965  df-fin 8967  df-fi 9434  df-rest 17403  df-topgen 17424  df-top 22795  df-topon 22812  df-bases 22848  df-cld 22922  df-cls 22924  df-cn 23130  df-haus 23218  df-cmp 23290  df-hmeo 23658
This theorem is referenced by:  cncfcnvcn  24845
  Copyright terms: Public domain W3C validator