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Theorem cncls 17019
Description: Continuity in terms of closure. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Oct-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 25-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
cncls  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  <->  ( F : X
--> Y  /\  A. x  e.  ~P  X ( F
" ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    x, F    x, J    x, K    x, X    x, Y

Proof of Theorem cncls
Dummy variable  y is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cnf2 16995 . . . 4  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  F  e.  ( J  Cn  K ) )  ->  F : X --> Y )
213expia 1153 . . 3  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  ->  F : X
--> Y ) )
3 elpwi 3646 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ~P X  ->  x  C_  X )
43adantl 452 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  x  e.  ~P X )  ->  x  C_  X )
5 toponuni 16681 . . . . . . 7  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  =  U. J )
65ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  x  e.  ~P X )  ->  X  =  U. J )
74, 6sseqtrd 3227 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  x  e.  ~P X )  ->  x  C_ 
U. J )
8 eqid 2296 . . . . . . 7  |-  U. J  =  U. J
98cnclsi 17017 . . . . . 6  |-  ( ( F  e.  ( J  Cn  K )  /\  x  C_  U. J )  ->  ( F "
( ( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) ) )
109expcom 424 . . . . 5  |-  ( x 
C_  U. J  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K )  ->  ( F " ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) ) ) )
117, 10syl 15 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  x  e.  ~P X )  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K )  ->  ( F " ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) ) ) )
1211ralrimdva 2646 . . 3  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  ->  A. x  e.  ~P  X ( F
" ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) ) ) )
132, 12jcad 519 . 2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  ->  ( F : X --> Y  /\  A. x  e.  ~P  X
( F " (
( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) ) ) ) )
14 cnvimass 5049 . . . . . . . . 9  |-  ( `' F " y ) 
C_  dom  F
15 fdm 5409 . . . . . . . . . 10  |-  ( F : X --> Y  ->  dom  F  =  X )
1615ad2antlr 707 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  dom  F  =  X )
1714, 16syl5sseq 3239 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( `' F " y ) 
C_  X )
18 toponmax 16682 . . . . . . . . . 10  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  e.  J )
1918ad3antrrr 710 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  X  e.  J )
20 elpw2g 4190 . . . . . . . . 9  |-  ( X  e.  J  ->  (
( `' F "
y )  e.  ~P X 
<->  ( `' F "
y )  C_  X
) )
2119, 20syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( `' F "
y )  e.  ~P X 
<->  ( `' F "
y )  C_  X
) )
2217, 21mpbird 223 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( `' F " y )  e.  ~P X )
23 fveq2 5541 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  ( `' F " y )  ->  (
( cls `  J
) `  x )  =  ( ( cls `  J ) `  ( `' F " y ) ) )
2423imaeq2d 5028 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( `' F " y )  ->  ( F " ( ( cls `  J ) `  x
) )  =  ( F " ( ( cls `  J ) `
 ( `' F " y ) ) ) )
25 imaeq2 5024 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  ( `' F " y )  ->  ( F " x )  =  ( F " ( `' F " y ) ) )
2625fveq2d 5545 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( `' F " y )  ->  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) )  =  ( ( cls `  K
) `  ( F " ( `' F "
y ) ) ) )
2724, 26sseq12d 3220 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( `' F " y )  ->  (
( F " (
( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) )  <->  ( F "
( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) ) ) )
2827rspcv 2893 . . . . . . 7  |-  ( ( `' F " y )  e.  ~P X  -> 
( A. x  e. 
~P  X ( F
" ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) )  -> 
( F " (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) ) ) )
2922, 28syl 15 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( A. x  e.  ~P  X ( F "
( ( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) )  ->  ( F " ( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) ) ) )
30 simpllr 735 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  K  e.  (TopOn `  Y )
)
31 topontop 16680 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  (TopOn `  Y
)  ->  K  e.  Top )
3230, 31syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  K  e.  Top )
33 elpwi 3646 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  e.  ~P Y  -> 
y  C_  Y )
3433adantl 452 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  y  C_  Y )
35 toponuni 16681 . . . . . . . . . . 11  |-  ( K  e.  (TopOn `  Y
)  ->  Y  =  U. K )
3630, 35syl 15 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  Y  =  U. K )
3734, 36sseqtrd 3227 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  y  C_ 
U. K )
38 inss1 3402 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  i^i  ran  F )  C_  y
39 ffun 5407 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( F : X --> Y  ->  Fun  F )
4039ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  Fun  F )
41 funimacnv 5340 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( Fun 
F  ->  ( F " ( `' F "
y ) )  =  ( y  i^i  ran  F ) )
4240, 41syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( F " ( `' F " y ) )  =  ( y  i^i  ran  F ) )
4342sseq1d 3218 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( F " ( `' F " y ) )  C_  y  <->  ( y  i^i  ran  F )  C_  y ) )
4438, 43mpbiri 224 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( F " ( `' F " y ) )  C_  y )
45 eqid 2296 . . . . . . . . . 10  |-  U. K  =  U. K
4645clsss 16807 . . . . . . . . 9  |-  ( ( K  e.  Top  /\  y  C_  U. K  /\  ( F " ( `' F " y ) )  C_  y )  ->  ( ( cls `  K
) `  ( F " ( `' F "
y ) ) ) 
C_  ( ( cls `  K ) `  y
) )
4732, 37, 44, 46syl3anc 1182 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( cls `  K
) `  ( F " ( `' F "
y ) ) ) 
C_  ( ( cls `  K ) `  y
) )
48 sstr2 3199 . . . . . . . 8  |-  ( ( F " ( ( cls `  J ) `
 ( `' F " y ) ) ) 
C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) )  ->  ( ( ( cls `  K ) `
 ( F "
( `' F "
y ) ) ) 
C_  ( ( cls `  K ) `  y
)  ->  ( F " ( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  y ) ) )
4947, 48syl5com 26 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( F " (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) )  ->  ( F " ( ( cls `  J ) `  ( `' F " y ) ) )  C_  (
( cls `  K
) `  y )
) )
50 topontop 16680 . . . . . . . . . . 11  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  J  e.  Top )
5150ad3antrrr 710 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  J  e.  Top )
525ad3antrrr 710 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  X  =  U. J )
5316, 52eqtrd 2328 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  dom  F  =  U. J )
5414, 53syl5sseq 3239 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( `' F " y ) 
C_  U. J )
558clsss3 16812 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( J  e.  Top  /\  ( `' F " y ) 
C_  U. J )  -> 
( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  U. J )
5651, 54, 55syl2anc 642 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  U. J )
5756, 53sseqtr4d 3228 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  dom  F )
58 funimass3 5657 . . . . . . . 8  |-  ( ( Fun  F  /\  (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  dom  F )  ->  ( ( F "
( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  y )  <->  ( ( cls `  J ) `  ( `' F " y ) )  C_  ( `' F " ( ( cls `  K ) `  y
) ) ) )
5940, 57, 58syl2anc 642 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( F " (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  y )  <->  ( ( cls `  J ) `  ( `' F " y ) )  C_  ( `' F " ( ( cls `  K ) `  y
) ) ) )
6049, 59sylibd 205 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  (
( F " (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) )  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " ( `' F " y ) ) )  ->  (
( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  ( `' F " ( ( cls `  K
) `  y )
) ) )
6129, 60syld 40 . . . . 5  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  ~P Y )  ->  ( A. x  e.  ~P  X ( F "
( ( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) )  ->  ( ( cls `  J ) `  ( `' F " y ) )  C_  ( `' F " ( ( cls `  K ) `  y
) ) ) )
6261ralrimdva 2646 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. x  e.  ~P  X ( F "
( ( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) )  ->  A. y  e.  ~P  Y ( ( cls `  J ) `
 ( `' F " y ) )  C_  ( `' F " ( ( cls `  K ) `
 y ) ) ) )
6362imdistanda 674 . . 3  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( ( F : X --> Y  /\  A. x  e.  ~P  X
( F " (
( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) ) )  ->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  ~P  Y
( ( cls `  J
) `  ( `' F " y ) ) 
C_  ( `' F " ( ( cls `  K
) `  y )
) ) ) )
64 cncls2 17018 . . 3  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  <->  ( F : X
--> Y  /\  A. y  e.  ~P  Y ( ( cls `  J ) `
 ( `' F " y ) )  C_  ( `' F " ( ( cls `  K ) `
 y ) ) ) ) )
6563, 64sylibrd 225 . 2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( ( F : X --> Y  /\  A. x  e.  ~P  X
( F " (
( cls `  J
) `  x )
)  C_  ( ( cls `  K ) `  ( F " x ) ) )  ->  F  e.  ( J  Cn  K
) ) )
6613, 65impbid 183 1  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( J  Cn  K
)  <->  ( F : X
--> Y  /\  A. x  e.  ~P  X ( F
" ( ( cls `  J ) `  x
) )  C_  (
( cls `  K
) `  ( F " x ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696   A.wral 2556    i^i cin 3164    C_ wss 3165   ~Pcpw 3638   U.cuni 3843   `'ccnv 4704   dom cdm 4705   ran crn 4706   "cima 4708   Fun wfun 5265   -->wf 5267   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   Topctop 16647  TopOnctopon 16648   clsccl 16771    Cn ccn 16970
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-op 3662  df-uni 3844  df-int 3879  df-iun 3923  df-iin 3924  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-id 4325  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-map 6790  df-top 16652  df-topon 16655  df-cld 16772  df-cls 16774  df-cn 16973
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