Theorem cnt0 21150

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:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Kol2)

Proof of Theorem cnt0

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cntop1 21044	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐽 ∈ Top)
2	1	3ad2ant3 1084	. 2 ⊢ ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Top)
3		simpl3 1066	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
4		cnima 21069	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝑤 ∈ 𝐾) → (◡𝐹 “ 𝑤) ∈ 𝐽)
5	3, 4	sylan 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐾) → (◡𝐹 “ 𝑤) ∈ 𝐽)
6		eleq2 2690	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (◡𝐹 “ 𝑤) → (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤)))
7		eleq2 2690	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = (◡𝐹 “ 𝑤) → (𝑦 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤)))
8	6, 7	bibi12d 335	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (◡𝐹 “ 𝑤) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) ↔ (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤))))
9	8	rspcv 3305	. . . . . . . 8 ⊢ ((◡𝐹 “ 𝑤) ∈ 𝐽 → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤))))
10	5, 9	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐾) → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤))))
11		eqid 2622	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
12		eqid 2622	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ∪ 𝐾 = ∪ 𝐾
13	11, 12	cnf 21050	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐹:∪ 𝐽⟶∪ 𝐾)
14	3, 13	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝐹:∪ 𝐽⟶∪ 𝐾)
15		ffn 6045	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:∪ 𝐽⟶∪ 𝐾 → 𝐹 Fn ∪ 𝐽)
16	14, 15	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝐹 Fn ∪ 𝐽)
17		elpreima 6337	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 Fn ∪ 𝐽 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤)))
18	16, 17	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤)))
19		simprl 794	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝑥 ∈ ∪ 𝐽)
20	19	biantrurd 529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤)))
21	18, 20	bitr4d 271	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤))
22		elpreima 6337	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 Fn ∪ 𝐽 → (𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
23	16, 22	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
24		simprr 796	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)
25	24	biantrurd 529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → ((𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤 ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝐽 ∧ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
26	23, 25	bitr4d 271	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤))
27	21, 26	bibi12d 335	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → ((𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤)) ↔ ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
28	27	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐾) → ((𝑥 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤) ↔ 𝑦 ∈ (◡𝐹 “ 𝑤)) ↔ ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
29	10, 28	sylibd 229	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐾) → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
30	29	ralrimdva 2969	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → ∀𝑤 ∈ 𝐾 ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤)))
31		simpl1 1064	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝐾 ∈ Kol2)
32	14, 19	ffvelrnd 6360	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ∪ 𝐾)
33	14, 24	ffvelrnd 6360	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (𝐹‘𝑦) ∈ ∪ 𝐾)
34	12	t0sep 21128	. . . . . 6 ⊢ ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ ((𝐹‘𝑥) ∈ ∪ 𝐾 ∧ (𝐹‘𝑦) ∈ ∪ 𝐾)) → (∀𝑤 ∈ 𝐾 ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦)))
35	31, 32, 33, 34	syl12anc 1324	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (∀𝑤 ∈ 𝐾 ((𝐹‘𝑥) ∈ 𝑤 ↔ (𝐹‘𝑦) ∈ 𝑤) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦)))
36	30, 35	syld 47	. . . 4 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦)))
37		simpl2 1065	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝐹:𝑋–1-1→𝑌)
38		fdm 6051	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:∪ 𝐽⟶∪ 𝐾 → dom 𝐹 = ∪ 𝐽)
39	14, 38	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → dom 𝐹 = ∪ 𝐽)
40		f1dm 6105	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑋–1-1→𝑌 → dom 𝐹 = 𝑋)
41	37, 40	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → dom 𝐹 = 𝑋)
42	39, 41	eqtr3d 2658	. . . . . 6 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → ∪ 𝐽 = 𝑋)
43	19, 42	eleqtrd 2703	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝑥 ∈ 𝑋)
44	24, 42	eleqtrd 2703	. . . . 5 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → 𝑦 ∈ 𝑋)
45		f1fveq 6519	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) → ((𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦) ↔ 𝑥 = 𝑦))
46	37, 43, 44, 45	syl12anc 1324	. . . 4 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → ((𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦) ↔ 𝑥 = 𝑦))
47	36, 46	sylibd 229	. . 3 ⊢ (((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ ∪ 𝐽 ∧ 𝑦 ∈ ∪ 𝐽)) → (∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
48	47	ralrimivva 2971	. 2 ⊢ ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → ∀𝑥 ∈ ∪ 𝐽∀𝑦 ∈ ∪ 𝐽(∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → 𝑥 = 𝑦))
49	11	ist0 21124	. 2 ⊢ (𝐽 ∈ Kol2 ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ ∀𝑥 ∈ ∪ 𝐽∀𝑦 ∈ ∪ 𝐽(∀𝑧 ∈ 𝐽 (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑦 ∈ 𝑧) → 𝑥 = 𝑦)))
50	2, 48, 49	sylanbrc 698	1 ⊢ ((𝐾 ∈ Kol2 ∧ 𝐹:𝑋–1-1→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐽 ∈ Kol2)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  ∀wral 2912  ∪ cuni 4436  ^◡ccnv 5113  dom cdm 5114   “ cima 5117   Fn wfn 5883  ⟶wf 5884  –1-1→wf1 5885  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  Topctop 20698   Cn ccn 21028  Kol2ct0 21110

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-ral 2917  df-rex 2918  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-op 4184  df-uni 4437  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-id 5024  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fv 5896  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-map 7859  df-top 20699  df-topon 20716  df-cn 21031  df-t0 21117

This theorem is referenced by:  restt0  21170  sst0  21177  t0hmph  21593