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Theorem cnextfun

Description: If the target space is Hausdorff, a continuous extension is a function. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Dec-2017)

Ref Expression
Hypotheses cnextfrel.1 ⊢ C = ⋃ J
cnextfrel.2 ⊢ B = ⋃ K
Assertion cnextfun ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → Fun ⁡ J CnExt K ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnextfrel.1 ⊢ C = ⋃ J
2 cnextfrel.2 ⊢ B = ⋃ K
3 haustop ⊢ K ∈ Haus → K ∈ Top
4 1 2 cnextrel ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → Rel ⁡ J CnExt K ⁡ F
5 3 4 sylanl2 ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → Rel ⁡ J CnExt K ⁡ F
6 simpllr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → K ∈ Haus
7 1 toptopon ⊢ J ∈ Top ↔ J ∈ TopOn ⁡ C
8 7 biimpi ⊢ J ∈ Top → J ∈ TopOn ⁡ C
9 8 ad3antrrr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → J ∈ TopOn ⁡ C
10 simplrr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → A ⊆ C
11 9 7 sylibr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → J ∈ Top
12 1 clsss3 ⊢ J ∈ Top ∧ A ⊆ C → cls ⁡ J ⁡ A ⊆ C
13 11 10 12 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → cls ⁡ J ⁡ A ⊆ C
14 simpr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → x ∈ cls ⁡ J ⁡ A
15 13 14 sseldd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → x ∈ C
16 trnei ⊢ J ∈ TopOn ⁡ C ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ C → x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ↔ nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ∈ Fil ⁡ A
17 16 biimpa ⊢ J ∈ TopOn ⁡ C ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ∈ Fil ⁡ A
18 9 10 15 14 17 syl31anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ∈ Fil ⁡ A
19 simplrl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → F : A ⟶ B
20 2 hausflf ⊢ K ∈ Haus ∧ nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ∈ Fil ⁡ A ∧ F : A ⟶ B → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
21 6 18 19 20 syl3anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C ∧ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
22 21 ex ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
23 22 alrimiv ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → ∀ x x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
24 moanimv ⊢ ∃* y x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F ↔ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
25 24 albii ⊢ ∀ x ∃* y x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F ↔ ∀ x x ∈ cls ⁡ J ⁡ A → ∃* y y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
26 23 25 sylibr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → ∀ x ∃* y x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
27 df-br ⊢ x J CnExt K ⁡ F y ↔ x y ∈ J CnExt K ⁡ F
28 27 a1i ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → x J CnExt K ⁡ F y ↔ x y ∈ J CnExt K ⁡ F
29 1 2 cnextfval ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → J CnExt K ⁡ F = ⋃ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A x × K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
30 3 29 sylanl2 ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → J CnExt K ⁡ F = ⋃ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A x × K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
31 30 eleq2d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → x y ∈ J CnExt K ⁡ F ↔ x y ∈ ⋃ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A x × K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
32 opeliunxp ⊢ x y ∈ ⋃ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A x × K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F ↔ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
33 32 a1i ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → x y ∈ ⋃ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A x × K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F ↔ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
34 28 31 33 3bitrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → x J CnExt K ⁡ F y ↔ x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
35 34 mobidv ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → ∃* y x J CnExt K ⁡ F y ↔ ∃* y x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
36 35 albidv ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → ∀ x ∃* y x J CnExt K ⁡ F y ↔ ∀ x ∃* y x ∈ cls ⁡ J ⁡ A ∧ y ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ x ↾ 𝑡 A ⁡ F
37 26 36 mpbird ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → ∀ x ∃* y x J CnExt K ⁡ F y
38 dffun6 ⊢ Fun ⁡ J CnExt K ⁡ F ↔ Rel ⁡ J CnExt K ⁡ F ∧ ∀ x ∃* y x J CnExt K ⁡ F y
39 5 37 38 sylanbrc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Haus ∧ F : A ⟶ B ∧ A ⊆ C → Fun ⁡ J CnExt K ⁡ F