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Theorem cncls

Description: Continuity in terms of closure. (Contributed by Jeff Hankins, 1-Oct-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 25-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cncls ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y
2 1 3expia ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y
3 elpwi ⊢ x ∈ 𝒫 X → x ⊆ X
4 3 adantl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 X → x ⊆ X
5 toponuni ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ J
6 5 ad2antrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 X → X = ⋃ J
7 4 6 sseqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 X → x ⊆ ⋃ J
8 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
9 8 cnclsi ⊢ F ∈ J Cn K ∧ x ⊆ ⋃ J → F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x
10 9 expcom ⊢ x ⊆ ⋃ J → F ∈ J Cn K → F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x
11 7 10 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 X → F ∈ J Cn K → F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x
12 11 ralrimdva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x
13 2 12 jcad ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x
14 toponmax ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ J
15 14 ad3antrrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → X ∈ J
16 cnvimass ⊢ F -1 y ⊆ dom ⁡ F
17 fdm ⊢ F : X ⟶ Y → dom ⁡ F = X
18 17 ad2antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → dom ⁡ F = X
19 16 18 sseqtrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F -1 y ⊆ X
20 15 19 sselpwd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F -1 y ∈ 𝒫 X
21 fveq2 ⊢ x = F -1 y → cls ⁡ J ⁡ x = cls ⁡ J ⁡ F -1 y
22 21 imaeq2d ⊢ x = F -1 y → F cls ⁡ J ⁡ x = F cls ⁡ J ⁡ F -1 y
23 imaeq2 ⊢ x = F -1 y → F x = F F -1 y
24 23 fveq2d ⊢ x = F -1 y → cls ⁡ K ⁡ F x = cls ⁡ K ⁡ F F -1 y
25 22 24 sseq12d ⊢ x = F -1 y → F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x ↔ F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y
26 25 rspcv ⊢ F -1 y ∈ 𝒫 X → ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y
27 20 26 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y
28 topontop ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y → K ∈ Top
29 28 ad3antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → K ∈ Top
30 elpwi ⊢ y ∈ 𝒫 Y → y ⊆ Y
31 30 adantl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → y ⊆ Y
32 toponuni ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y → Y = ⋃ K
33 32 ad3antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → Y = ⋃ K
34 31 33 sseqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → y ⊆ ⋃ K
35 ffun ⊢ F : X ⟶ Y → Fun ⁡ F
36 35 ad2antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → Fun ⁡ F
37 funimacnv ⊢ Fun ⁡ F → F F -1 y = y ∩ ran ⁡ F
38 36 37 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F F -1 y = y ∩ ran ⁡ F
39 inss1 ⊢ y ∩ ran ⁡ F ⊆ y
40 38 39 eqsstrdi ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F F -1 y ⊆ y
41 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
42 41 clsss ⊢ K ∈ Top ∧ y ⊆ ⋃ K ∧ F F -1 y ⊆ y → cls ⁡ K ⁡ F F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y
43 29 34 40 42 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → cls ⁡ K ⁡ F F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y
44 sstr2 ⊢ F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y → cls ⁡ K ⁡ F F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y
45 43 44 syl5com ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y
46 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
47 46 ad3antrrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → J ∈ Top
48 5 ad3antrrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → X = ⋃ J
49 18 48 eqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → dom ⁡ F = ⋃ J
50 16 49 sseqtrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F -1 y ⊆ ⋃ J
51 8 clsss3 ⊢ J ∈ Top ∧ F -1 y ⊆ ⋃ J → cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ ⋃ J
52 47 50 51 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ ⋃ J
53 52 49 sseqtrrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ dom ⁡ F
54 funimass3 ⊢ Fun ⁡ F ∧ cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ dom ⁡ F → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y ↔ cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
55 36 53 54 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ y ↔ cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
56 45 55 sylibd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → F cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ cls ⁡ K ⁡ F F -1 y → cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
57 27 56 syld ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ y ∈ 𝒫 Y → ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
58 57 ralrimdva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → ∀ y ∈ 𝒫 Y cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
59 58 imdistanda ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → F : X ⟶ Y ∧ ∀ y ∈ 𝒫 Y cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
60 cncls2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ y ∈ 𝒫 Y cls ⁡ J ⁡ F -1 y ⊆ F -1 cls ⁡ K ⁡ y
61 59 60 sylibrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x → F ∈ J Cn K
62 13 61 impbid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 X F cls ⁡ J ⁡ x ⊆ cls ⁡ K ⁡ F x