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

Theorem cmphaushmeo 22016
 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 21980 . 2 (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) → 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)
4 f1ocnv 6405 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑌1-1-onto𝑋)
5 f1of 6393 . . . . . . . 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 6396 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → Rel 𝐹)
98ad2antll 719 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → Rel 𝐹)
10 dfrel2 5839 . . . . . . . . . . 11 (Rel 𝐹𝐹 = 𝐹)
119, 10sylib 210 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹 = 𝐹)
1211imaeq1d 5721 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑥))
13 simp2 1128 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Haus)
1413adantr 474 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐾 ∈ Haus)
15 imassrn 5733 . . . . . . . . . . 11 (𝐹𝑥) ⊆ ran 𝐹
16 f1ofo 6400 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹:𝑋onto𝑌)
1716ad2antll 719 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹:𝑋onto𝑌)
18 forn 6371 . . . . . . . . . . . 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, 19syl5sseq 3872 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ⊆ 𝑌)
21 simpl3 1203 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
22 simp1 1127 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Comp)
2322adantr 474 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝐽 ∈ Comp)
24 simprl 761 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽))
25 cmpcld 21618 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)) → (𝐽t 𝑥) ∈ Comp)
2623, 24, 25syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐽t 𝑥) ∈ Comp)
27 imacmp 21613 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Comp) → (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp)
2821, 26, 27syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp)
292hauscmp 21623 . . . . . . . . . 10 ((𝐾 ∈ Haus ∧ (𝐹𝑥) ⊆ 𝑌 ∧ (𝐾t (𝐹𝑥)) ∈ Comp) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3014, 20, 28, 29syl3anc 1439 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3112, 30eqeltrd 2859 . . . . . . . 8 (((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ 𝐹:𝑋1-1-onto𝑌)) → (𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))
3231expr 450 . . . . . . 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 508 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
35 haustop 21547 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ Haus → 𝐾 ∈ Top)
3613, 35syl 17 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Top)
372toptopon 21133 . . . . . . 7 (𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌))
3836, 37sylib 210 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌))
39 cmptop 21611 . . . . . . . 8 (𝐽 ∈ Comp → 𝐽 ∈ Top)
4022, 39syl 17 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Top)
411toptopon 21133 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
4240, 41sylib 210 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
43 iscncl 21485 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ (TopOn‘𝑌) ∧ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋)) → (𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽) ↔ (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
4438, 42, 43syl2anc 579 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽) ↔ (𝐹:𝑌𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ (Clsd‘𝐽)(𝐹𝑥) ∈ (Clsd‘𝐾))))
4534, 44sylibrd 251 . . . 4 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽)))
46 simp3 1129 . . . 4 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
4745, 46jctild 521 . . 3 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌 → (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽))))
48 ishmeo 21975 . . 3 (𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾) ↔ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝐹 ∈ (𝐾 Cn 𝐽)))
4947, 48syl6ibr 244 . 2 ((𝐽 ∈ Comp ∧ 𝐾 ∈ Haus ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐹:𝑋1-1-onto𝑌𝐹 ∈ (𝐽Homeo𝐾)))
503, 49impbid2 218 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 198   ∧ wa 386   ∧ w3a 1071   = wceq 1601   ∈ wcel 2107  ∀wral 3090   ⊆ wss 3792  ∪ cuni 4673  ◡ccnv 5356  ran crn 5358   “ cima 5360  Rel wrel 5362  ⟶wf 6133  –onto→wfo 6135  –1-1-onto→wf1o 6136  ‘cfv 6137  (class class class)co 6924   ↾t crest 16471  Topctop 21109  TopOnctopon 21126  Clsdccld 21232   Cn ccn 21440  Hauscha 21524  Compccmp 21602  Homeochmeo 21969 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1839  ax-4 1853  ax-5 1953  ax-6 2021  ax-7 2055  ax-8 2109  ax-9 2116  ax-10 2135  ax-11 2150  ax-12 2163  ax-13 2334  ax-ext 2754  ax-rep 5008  ax-sep 5019  ax-nul 5027  ax-pow 5079  ax-pr 5140  ax-un 7228 This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1605  df-ex 1824  df-nf 1828  df-sb 2012  df-mo 2551  df-eu 2587  df-clab 2764  df-cleq 2770  df-clel 2774  df-nfc 2921  df-ne 2970  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rab 3099  df-v 3400  df-sbc 3653  df-csb 3752  df-dif 3795  df-un 3797  df-in 3799  df-ss 3806  df-pss 3808  df-nul 4142  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4674  df-int 4713  df-iun 4757  df-iin 4758  df-br 4889  df-opab 4951  df-mpt 4968  df-tr 4990  df-id 5263  df-eprel 5268  df-po 5276  df-so 5277  df-fr 5316  df-we 5318  df-xp 5363  df-rel 5364  df-cnv 5365  df-co 5366  df-dm 5367  df-rn 5368  df-res 5369  df-ima 5370  df-pred 5935  df-ord 5981  df-on 5982  df-lim 5983  df-suc 5984  df-iota 6101  df-fun 6139  df-fn 6140  df-f 6141  df-f1 6142  df-fo 6143  df-f1o 6144  df-fv 6145  df-ov 6927  df-oprab 6928  df-mpt2 6929  df-om 7346  df-1st 7447  df-2nd 7448  df-wrecs 7691  df-recs 7753  df-rdg 7791  df-1o 7845  df-oadd 7849  df-er 8028  df-map 8144  df-en 8244  df-dom 8245  df-fin 8247  df-fi 8607  df-rest 16473  df-topgen 16494  df-top 21110  df-topon 21127  df-bases 21162  df-cld 21235  df-cls 21237  df-cn 21443  df-haus 21531  df-cmp 21603  df-hmeo 21971 This theorem is referenced by:  cncfcnvcn  23136
 Copyright terms: Public domain W3C validator