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Theorem cnt0 21433
Description: The preimage of a T0 topology under an injective map is T0. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
cnt0 ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Kol2)

Proof of Theorem cnt0
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cntop1 21327 . . 3 (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐽 ∈ Top)
213ad2ant3 1165 . 2 ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Top)
3 simpl3 1246 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
4 cnima 21352 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝑤𝐾) → (𝐹𝑤) ∈ 𝐽)
53, 4sylan 575 . . . . . . . 8 ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) ∧ 𝑤𝐾) → (𝐹𝑤) ∈ 𝐽)
6 eleq2 2833 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (𝐹𝑤) → (𝑥𝑧𝑥 ∈ (𝐹𝑤)))
7 eleq2 2833 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = (𝐹𝑤) → (𝑦𝑧𝑦 ∈ (𝐹𝑤)))
86, 7bibi12d 336 . . . . . . . . 9 (𝑧 = (𝐹𝑤) → ((𝑥𝑧𝑦𝑧) ↔ (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (𝐹𝑤))))
98rspcv 3458 . . . . . . . 8 ((𝐹𝑤) ∈ 𝐽 → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (𝐹𝑤))))
105, 9syl 17 . . . . . . 7 ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) ∧ 𝑤𝐾) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (𝐹𝑤))))
11 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐽 = 𝐽
12 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . 14 𝐾 = 𝐾
1311, 12cnf 21333 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐹: 𝐽 𝐾)
143, 13syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐹: 𝐽 𝐾)
1514ffnd 6226 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐹 Fn 𝐽)
16 elpreima 6529 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 Fn 𝐽 → (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝑥 𝐽 ∧ (𝐹𝑥) ∈ 𝑤)))
1715, 16syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝑥 𝐽 ∧ (𝐹𝑥) ∈ 𝑤)))
18 simprl 787 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝑥 𝐽)
1918biantrurd 528 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝑥 𝐽 ∧ (𝐹𝑥) ∈ 𝑤)))
2017, 19bitr4d 273 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑥) ∈ 𝑤))
21 elpreima 6529 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 Fn 𝐽 → (𝑦 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝑦 𝐽 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
2215, 21syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝑦 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝑦 𝐽 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
23 simprr 789 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝑦 𝐽)
2423biantrurd 528 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → ((𝐹𝑦) ∈ 𝑤 ↔ (𝑦 𝐽 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
2522, 24bitr4d 273 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝑦 ∈ (𝐹𝑤) ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤))
2620, 25bibi12d 336 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → ((𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (𝐹𝑤)) ↔ ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
2726adantr 472 . . . . . . 7 ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) ∧ 𝑤𝐾) → ((𝑥 ∈ (𝐹𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (𝐹𝑤)) ↔ ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
2810, 27sylibd 230 . . . . . 6 ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) ∧ 𝑤𝐾) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
2928ralrimdva 3116 . . . . 5 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → ∀𝑤𝐾 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤)))
30 simpl1 1242 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐾 ∈ Kol2)
3114, 18ffvelrnd 6552 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝐹𝑥) ∈ 𝐾)
3214, 23ffvelrnd 6552 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐾)
3312t0sep 21411 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ ((𝐹𝑥) ∈ 𝐾 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐾)) → (∀𝑤𝐾 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦)))
3430, 31, 32, 33syl12anc 865 . . . . 5 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (∀𝑤𝐾 ((𝐹𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹𝑦) ∈ 𝑤) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦)))
3529, 34syld 47 . . . 4 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦)))
36 simpl2 1244 . . . . 5 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐹:𝑋1-1𝑌)
3714fdmd 6234 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → dom 𝐹 = 𝐽)
38 f1dm 6289 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑋1-1𝑌 → dom 𝐹 = 𝑋)
3936, 38syl 17 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → dom 𝐹 = 𝑋)
4037, 39eqtr3d 2801 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝐽 = 𝑋)
4118, 40eleqtrd 2846 . . . . 5 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝑥𝑋)
4223, 40eleqtrd 2846 . . . . 5 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → 𝑦𝑋)
43 f1fveq 6713 . . . . 5 ((𝐹:𝑋1-1𝑌 ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4436, 41, 42, 43syl12anc 865 . . . 4 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → ((𝐹𝑥) = (𝐹𝑦) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4535, 44sylibd 230 . . 3 (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 𝐽𝑦 𝐽)) → (∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
4645ralrimivva 3118 . 2 ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
4711ist0 21407 . 2 (𝐽 ∈ Kol2 ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 𝐽𝑦 𝐽(∀𝑧𝐽 (𝑥𝑧𝑦𝑧) → 𝑥 = 𝑦)))
482, 46, 47sylanbrc 578 1 ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋1-1𝑌𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Kol2)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055   cuni 4596  ccnv 5278  dom cdm 5279  cima 5282   Fn wfn 6065  wf 6066  1-1wf1 6067  cfv 6070  (class class class)co 6844  Topctop 20980   Cn ccn 21311  Kol2ct0 21393
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7149
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-ral 3060  df-rex 3061  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-op 4343  df-uni 4597  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-id 5187  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fv 6078  df-ov 6847  df-oprab 6848  df-mpt2 6849  df-map 8064  df-top 20981  df-topon 20998  df-cn 21314  df-t0 21400
This theorem is referenced by:  restt0  21453  sst0  21460  t0hmph  21876
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