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Theorem cnmpt21

Description: The composition of continuous functions is continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 5-May-2014) (Revised by Mario Carneiro, 22-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses cnmpt21.j ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
cnmpt21.k ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ Y
cnmpt21.a ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn L
cnmpt21.l ⊢ φ → L ∈ TopOn ⁡ Z
cnmpt21.b ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∈ L Cn M
cnmpt21.c ⊢ z = A → B = C
Assertion cnmpt21 ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ∈ J × t K Cn M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnmpt21.j ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
2 cnmpt21.k ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ Y
3 cnmpt21.a ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn L
4 cnmpt21.l ⊢ φ → L ∈ TopOn ⁡ Z
5 cnmpt21.b ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∈ L Cn M
6 cnmpt21.c ⊢ z = A → B = C
7 df-ov ⊢ x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y
8 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ X
9 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → y ∈ Y
10 txtopon ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → J × t K ∈ TopOn ⁡ X × Y
11 1 2 10 syl2anc ⊢ φ → J × t K ∈ TopOn ⁡ X × Y
12 cnf2 ⊢ J × t K ∈ TopOn ⁡ X × Y ∧ L ∈ TopOn ⁡ Z ∧ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn L → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ Z
13 11 4 3 12 syl3anc ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ Z
14 eqid ⊢ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A
15 14 fmpo ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y A ∈ Z ↔ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ Z
16 13 15 sylibr ⊢ φ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y A ∈ Z
17 rsp2 ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y A ∈ Z → x ∈ X ∧ y ∈ Y → A ∈ Z
18 16 17 syl ⊢ φ → x ∈ X ∧ y ∈ Y → A ∈ Z
19 18 imp ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → A ∈ Z
20 14 ovmpt4g ⊢ x ∈ X ∧ y ∈ Y ∧ A ∈ Z → x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A y = A
21 8 9 19 20 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A y = A
22 7 21 eqtr3id ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = A
23 22 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → z ∈ Z ⟼ B ⁡ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = z ∈ Z ⟼ B ⁡ A
24 eqid ⊢ z ∈ Z ⟼ B = z ∈ Z ⟼ B
25 6 eleq1d ⊢ z = A → B ∈ ⋃ M ↔ C ∈ ⋃ M
26 cntop2 ⊢ z ∈ Z ⟼ B ∈ L Cn M → M ∈ Top
27 5 26 syl ⊢ φ → M ∈ Top
28 toptopon2 ⊢ M ∈ Top ↔ M ∈ TopOn ⁡ ⋃ M
29 27 28 sylib ⊢ φ → M ∈ TopOn ⁡ ⋃ M
30 cnf2 ⊢ L ∈ TopOn ⁡ Z ∧ M ∈ TopOn ⁡ ⋃ M ∧ z ∈ Z ⟼ B ∈ L Cn M → z ∈ Z ⟼ B : Z ⟶ ⋃ M
31 4 29 5 30 syl3anc ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B : Z ⟶ ⋃ M
32 24 fmpt ⊢ ∀ z ∈ Z B ∈ ⋃ M ↔ z ∈ Z ⟼ B : Z ⟶ ⋃ M
33 31 32 sylibr ⊢ φ → ∀ z ∈ Z B ∈ ⋃ M
34 33 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → ∀ z ∈ Z B ∈ ⋃ M
35 25 34 19 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → C ∈ ⋃ M
36 24 6 19 35 fvmptd3 ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → z ∈ Z ⟼ B ⁡ A = C
37 23 36 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → z ∈ Z ⟼ B ⁡ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = C
38 opelxpi ⊢ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x y ∈ X × Y
39 fvco3 ⊢ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ Z ∧ x y ∈ X × Y → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = z ∈ Z ⟼ B ⁡ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y
40 13 38 39 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = z ∈ Z ⟼ B ⁡ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y
41 df-ov ⊢ x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y
42 eqid ⊢ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C
43 42 ovmpt4g ⊢ x ∈ X ∧ y ∈ Y ∧ C ∈ ⋃ M → x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C y = C
44 8 9 35 43 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C y = C
45 41 44 eqtr3id ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y = C
46 37 40 45 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ Y → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y
47 46 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y
48 nfv ⊢ Ⅎ u ∀ y ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y
49 nfcv ⊢ Ⅎ _ x Y
50 nfcv ⊢ Ⅎ _ x z ∈ Z ⟼ B
51 nfmpo1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A
52 50 51 nfco ⊢ Ⅎ _ x z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A
53 nfcv ⊢ Ⅎ _ x u v
54 52 53 nffv ⊢ Ⅎ _ x z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v
55 nfmpo1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C
56 55 53 nffv ⊢ Ⅎ _ x x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
57 54 56 nfeq ⊢ Ⅎ x z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
58 49 57 nfralw ⊢ Ⅎ x ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
59 nfv ⊢ Ⅎ v z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y
60 nfcv ⊢ Ⅎ _ y z ∈ Z ⟼ B
61 nfmpo2 ⊢ Ⅎ _ y x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A
62 60 61 nfco ⊢ Ⅎ _ y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A
63 nfcv ⊢ Ⅎ _ y x v
64 62 63 nffv ⊢ Ⅎ _ y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v
65 nfmpo2 ⊢ Ⅎ _ y x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C
66 65 63 nffv ⊢ Ⅎ _ y x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v
67 64 66 nfeq ⊢ Ⅎ y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v
68 opeq2 ⊢ y = v → x y = x v
69 68 fveq2d ⊢ y = v → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v
70 68 fveq2d ⊢ y = v → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v
71 69 70 eqeq12d ⊢ y = v → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y ↔ z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v
72 59 67 71 cbvralw ⊢ ∀ y ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y ↔ ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v
73 opeq1 ⊢ x = u → x v = u v
74 73 fveq2d ⊢ x = u → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v
75 73 fveq2d ⊢ x = u → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
76 74 75 eqeq12d ⊢ x = u → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v ↔ z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
77 76 ralbidv ⊢ x = u → ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x v ↔ ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
78 72 77 bitrid ⊢ x = u → ∀ y ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y ↔ ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
79 48 58 78 cbvralw ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ x y = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ x y ↔ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
80 47 79 sylib ⊢ φ → ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
81 fveq2 ⊢ w = u v → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v
82 fveq2 ⊢ w = u v → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
83 81 82 eqeq12d ⊢ w = u v → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w ↔ z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
84 83 ralxp ⊢ ∀ w ∈ X × Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w ↔ ∀ u ∈ X ∀ v ∈ Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ u v = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ u v
85 80 84 sylibr ⊢ φ → ∀ w ∈ X × Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w
86 fco ⊢ z ∈ Z ⟼ B : Z ⟶ ⋃ M ∧ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ Z → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ ⋃ M
87 31 13 86 syl2anc ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A : X × Y ⟶ ⋃ M
88 87 ffnd ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A Fn X × Y
89 35 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y C ∈ ⋃ M
90 42 fmpo ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Y C ∈ ⋃ M ↔ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C : X × Y ⟶ ⋃ M
91 89 90 sylib ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C : X × Y ⟶ ⋃ M
92 91 ffnd ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C Fn X × Y
93 eqfnfv ⊢ z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A Fn X × Y ∧ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C Fn X × Y → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ↔ ∀ w ∈ X × Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w
94 88 92 93 syl2anc ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ↔ ∀ w ∈ X × Y z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ⁡ w = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ⁡ w
95 85 94 mpbird ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C
96 cnco ⊢ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn L ∧ z ∈ Z ⟼ B ∈ L Cn M → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn M
97 3 5 96 syl2anc ⊢ φ → z ∈ Z ⟼ B ∘ x ∈ X , y ∈ Y ⟼ A ∈ J × t K Cn M
98 95 97 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ X , y ∈ Y ⟼ C ∈ J × t K Cn M