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Theorem qtopcn 23218
Description: Universal property of a quotient map. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Mar-2015.)
Assertion
Ref Expression
qtopcn (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (𝐺 ∈ ((𝐽 qTop 𝐹) Cn 𝐾) ↔ (𝐺 ∘ 𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾)))

Proof of Theorem qtopcn
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cnvimass 6081 . . . . . . 7 (◑𝐺 β€œ π‘₯) βŠ† dom 𝐺
2 simplrr 777 . . . . . . 7 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)
31, 2fssdm 6738 . . . . . 6 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ (◑𝐺 β€œ π‘₯) βŠ† π‘Œ)
4 simplll 774 . . . . . . 7 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ 𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹))
5 simplrl 776 . . . . . . 7 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ 𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ)
6 elqtop3 23207 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ) β†’ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) βŠ† π‘Œ ∧ (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯)) ∈ 𝐽)))
74, 5, 6syl2anc 585 . . . . . 6 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) βŠ† π‘Œ ∧ (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯)) ∈ 𝐽)))
83, 7mpbirand 706 . . . . 5 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯)) ∈ 𝐽))
9 cnvco 5886 . . . . . . . 8 β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) = (◑𝐹 ∘ ◑𝐺)
109imaeq1i 6057 . . . . . . 7 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) = ((◑𝐹 ∘ ◑𝐺) β€œ π‘₯)
11 imaco 6251 . . . . . . 7 ((◑𝐹 ∘ ◑𝐺) β€œ π‘₯) = (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯))
1210, 11eqtri 2761 . . . . . 6 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) = (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯))
1312eleq1i 2825 . . . . 5 ((β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽 ↔ (◑𝐹 β€œ (◑𝐺 β€œ π‘₯)) ∈ 𝐽)
148, 13bitr4di 289 . . . 4 ((((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ ((◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽))
1514ralbidva 3176 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽))
16 simprr 772 . . . 4 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)
1716biantrurd 534 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹) ↔ (𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹))))
18 fof 6806 . . . . . 6 (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ β†’ 𝐹:π‘‹βŸΆπ‘Œ)
1918ad2antrl 727 . . . . 5 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ 𝐹:π‘‹βŸΆπ‘Œ)
20 fco 6742 . . . . 5 ((𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘ ∧ 𝐹:π‘‹βŸΆπ‘Œ) β†’ (𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘)
2116, 19, 20syl2anc 585 . . . 4 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘)
2221biantrurd 534 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽 ↔ ((𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽)))
2315, 17, 223bitr3d 309 . 2 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ ((𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹)) ↔ ((𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽)))
24 qtoptopon 23208 . . . 4 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ) β†’ (𝐽 qTop 𝐹) ∈ (TopOnβ€˜π‘Œ))
2524ad2ant2r 746 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (𝐽 qTop 𝐹) ∈ (TopOnβ€˜π‘Œ))
26 simplr 768 . . 3 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘))
27 iscn 22739 . . 3 (((𝐽 qTop 𝐹) ∈ (TopOnβ€˜π‘Œ) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) β†’ (𝐺 ∈ ((𝐽 qTop 𝐹) Cn 𝐾) ↔ (𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹))))
2825, 26, 27syl2anc 585 . 2 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (𝐺 ∈ ((𝐽 qTop 𝐹) Cn 𝐾) ↔ (𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (◑𝐺 β€œ π‘₯) ∈ (𝐽 qTop 𝐹))))
29 iscn 22739 . . 3 ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) β†’ ((𝐺 ∘ 𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ ((𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽)))
3029adantr 482 . 2 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ ((𝐺 ∘ 𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ ((𝐺 ∘ 𝐹):π‘‹βŸΆπ‘ ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐾 (β—‘(𝐺 ∘ 𝐹) β€œ π‘₯) ∈ 𝐽)))
3123, 28, 303bitr4d 311 1 (((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘‹) ∧ 𝐾 ∈ (TopOnβ€˜π‘)) ∧ (𝐹:𝑋–ontoβ†’π‘Œ ∧ 𝐺:π‘ŒβŸΆπ‘)) β†’ (𝐺 ∈ ((𝐽 qTop 𝐹) Cn 𝐾) ↔ (𝐺 ∘ 𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   ∈ wcel 2107  βˆ€wral 3062   βŠ† wss 3949  β—‘ccnv 5676   β€œ cima 5680   ∘ ccom 5681  βŸΆwf 6540  β€“ontoβ†’wfo 6542  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409   qTop cqtop 17449  TopOnctopon 22412   Cn ccn 22728
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-ral 3063  df-rex 3072  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-id 5575  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-map 8822  df-qtop 17453  df-top 22396  df-topon 22413  df-cn 22731
This theorem is referenced by:  qtopeu  23220
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