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Theorem cnt0

Description: The preimage of a T_0 topology under an injective map is T_0. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cnt0 ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K → J ∈ Kol2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cntop1 ⊢ F ∈ J Cn K → J ∈ Top
2 1 3ad2ant3 ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K → J ∈ Top
3 simpl3 ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F ∈ J Cn K
4 cnima ⊢ F ∈ J Cn K ∧ w ∈ K → F -1 w ∈ J
5 3 4 sylan ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J ∧ w ∈ K → F -1 w ∈ J
6 eleq2 ⊢ z = F -1 w → x ∈ z ↔ x ∈ F -1 w
7 eleq2 ⊢ z = F -1 w → y ∈ z ↔ y ∈ F -1 w
8 6 7 bibi12d ⊢ z = F -1 w → x ∈ z ↔ y ∈ z ↔ x ∈ F -1 w ↔ y ∈ F -1 w
9 8 rspcv ⊢ F -1 w ∈ J → ∀ z ∈ J x ∈ z ↔ y ∈ z → x ∈ F -1 w ↔ y ∈ F -1 w
10 5 9 syl ⊢ 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 -1 w ↔ y ∈ F -1 w
11 simprl ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → x ∈ ⋃ J
12 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
13 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
14 12 13 cnf ⊢ F ∈ J Cn K → F : ⋃ J ⟶ ⋃ K
15 3 14 syl ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F : ⋃ J ⟶ ⋃ K
16 15 ffnd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F Fn ⋃ J
17 elpreima ⊢ F Fn ⋃ J → x ∈ F -1 w ↔ x ∈ ⋃ J ∧ F ⁡ x ∈ w
18 16 17 syl ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → x ∈ F -1 w ↔ x ∈ ⋃ J ∧ F ⁡ x ∈ w
19 11 18 mpbirand ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → x ∈ F -1 w ↔ F ⁡ x ∈ w
20 simprr ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → y ∈ ⋃ J
21 elpreima ⊢ F Fn ⋃ J → y ∈ F -1 w ↔ y ∈ ⋃ J ∧ F ⁡ y ∈ w
22 16 21 syl ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → y ∈ F -1 w ↔ y ∈ ⋃ J ∧ F ⁡ y ∈ w
23 20 22 mpbirand ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → y ∈ F -1 w ↔ F ⁡ y ∈ w
24 19 23 bibi12d ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → x ∈ F -1 w ↔ y ∈ F -1 w ↔ F ⁡ x ∈ w ↔ F ⁡ y ∈ w
25 24 adantr ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J ∧ w ∈ K → x ∈ F -1 w ↔ y ∈ F -1 w ↔ F ⁡ x ∈ w ↔ F ⁡ y ∈ w
26 10 25 sylibd ⊢ 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
27 26 ralrimdva ⊢ 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
28 simpl1 ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → K ∈ Kol2
29 15 11 ffvelcdmd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F ⁡ x ∈ ⋃ K
30 15 20 ffvelcdmd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F ⁡ y ∈ ⋃ K
31 13 t0sep ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F ⁡ x ∈ ⋃ K ∧ F ⁡ y ∈ ⋃ K → ∀ w ∈ K F ⁡ x ∈ w ↔ F ⁡ y ∈ w → F ⁡ x = F ⁡ y
32 28 29 30 31 syl12anc ⊢ 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
33 27 32 syld ⊢ 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
34 simpl2 ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F : X ⟶ 1-1 Y
35 15 fdmd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → dom ⁡ F = ⋃ J
36 f1dm ⊢ F : X ⟶ 1-1 Y → dom ⁡ F = X
37 34 36 syl ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → dom ⁡ F = X
38 35 37 eqtr3d ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → ⋃ J = X
39 11 38 eleqtrd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → x ∈ X
40 20 38 eleqtrd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → y ∈ X
41 f1fveq ⊢ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → F ⁡ x = F ⁡ y ↔ x = y
42 34 39 40 41 syl12anc ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → F ⁡ x = F ⁡ y ↔ x = y
43 33 42 sylibd ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ x ∈ ⋃ J ∧ y ∈ ⋃ J → ∀ z ∈ J x ∈ z ↔ y ∈ z → x = y
44 43 ralrimivva ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K → ∀ x ∈ ⋃ J ∀ y ∈ ⋃ J ∀ z ∈ J x ∈ z ↔ y ∈ z → x = y
45 12 ist0 ⊢ J ∈ Kol2 ↔ J ∈ Top ∧ ∀ x ∈ ⋃ J ∀ y ∈ ⋃ J ∀ z ∈ J x ∈ z ↔ y ∈ z → x = y
46 2 44 45 sylanbrc ⊢ K ∈ Kol2 ∧ F : X ⟶ 1-1 Y ∧ F ∈ J Cn K → J ∈ Kol2