Theorem cnextfun 23977

Description: If the target space is Hausdorff, a continuous extension is a function. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Dec-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
cnextfrel.1	⊢ 𝐶 = ∪ 𝐽
cnextfrel.2	⊢ 𝐵 = ∪ 𝐾

Assertion

Ref	Expression
cnextfun	⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → Fun ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹))

Proof of Theorem cnextfun

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		haustop 23244	. . 3 ⊢ (𝐾 ∈ Haus → 𝐾 ∈ Top)
2		cnextfrel.1	. . . 4 ⊢ 𝐶 = ∪ 𝐽
3		cnextfrel.2	. . . 4 ⊢ 𝐵 = ∪ 𝐾
4	2, 3	cnextrel 23976	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → Rel ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹))
5	1, 4	sylanl2 681	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → Rel ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹))
6		simpllr 775	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝐾 ∈ Haus)
7	2	toptopon 22830	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝐶))
8	7	biimpi 216	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐽 ∈ Top → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝐶))
9	8	ad3antrrr 730	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝐶))
10		simplrr 777	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝐴 ⊆ 𝐶)
11	9, 7	sylibr 234	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝐽 ∈ Top)
12	2	clsss3 22972	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) ⊆ 𝐶)
13	11, 10, 12	syl2anc 584	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) ⊆ 𝐶)
14		simpr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴))
15	13, 14	sseldd 3935	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝑥 ∈ 𝐶)
16		trnei 23805	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝐶) ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
17	16	biimpa 476	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ (TopOn‘𝐶) ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
18	9, 10, 15, 14, 17	syl31anc 1375	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
19		simplrl 776	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
20	3	hausflf 23910	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐾 ∈ Haus ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) ∧ 𝐹:𝐴⟶𝐵) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))
21	6, 18, 19, 20	syl3anc 1373	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) ∧ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))
22	21	ex 412	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
23	22	alrimiv 1928	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → ∀𝑥(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
24		moanimv 2614	. . . . 5 ⊢ (∃*𝑦(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)) ↔ (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
25	24	albii 1820	. . . 4 ⊢ (∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)) ↔ ∀𝑥(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
26	23, 25	sylibr 234	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → ∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
27		df-br 5092	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦 ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹))
28	27	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦 ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)))
29	2, 3	cnextfval 23975	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) = ∪ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)({𝑥} × ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
30	1, 29	sylanl2 681	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) = ∪ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)({𝑥} × ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
31	30	eleq2d 2817	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ↔ ⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ∪ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)({𝑥} × ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))))
32		opeliunxp 5683	. . . . . . 7 ⊢ (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ∪ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)({𝑥} × ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)) ↔ (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)))
33	32	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (⟨𝑥, 𝑦⟩ ∈ ∪ 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴)({𝑥} × ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹)) ↔ (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))))
34	28, 31, 33	3bitrd 305	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))))
35	34	mobidv 2544	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (∃*𝑦 𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦 ↔ ∃*𝑦(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))))
36	35	albidv 1921	. . 3 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → (∀𝑥∃*𝑦 𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦 ↔ ∀𝑥∃*𝑦(𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ∧ 𝑦 ∈ ((𝐾 fLimf (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))‘𝐹))))
37	26, 36	mpbird 257	. 2 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → ∀𝑥∃*𝑦 𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦)
38		dffun6 6492	. 2 ⊢ (Fun ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ↔ (Rel ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∧ ∀𝑥∃*𝑦 𝑥((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹)𝑦))
39	5, 37, 38	sylanbrc 583	1 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Haus) ∧ (𝐹:𝐴⟶𝐵 ∧ 𝐴 ⊆ 𝐶)) → Fun ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086  ∀wal 1539   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  ∃*wmo 2533   ⊆ wss 3902  {csn 4576  ⟨cop 4582  ∪ cuni 4859  ∪ ciun 4941   class class class wbr 5091   × cxp 5614  Rel wrel 5621  Fun wfun 6475  ⟶wf 6477  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346   ↾_t crest 17321  Topctop 22806  TopOnctopon 22823  clsccl 22931  neicnei 23010  Hauscha 23221  Filcfil 23758   fLimf cflf 23848  CnExtccnext 23972

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-int 4898  df-iun 4943  df-iin 4944  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-id 5511  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-map 8752  df-pm 8753  df-rest 17323  df-fbas 21286  df-top 22807  df-topon 22824  df-cld 22932  df-ntr 22933  df-cls 22934  df-nei 23011  df-haus 23228  df-fil 23759  df-flim 23852  df-flf 23853  df-cnext 23973

This theorem is referenced by:  cnextfvval  23978  cnextf  23979  cnextfres  23982