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Theorem imasncld

Description: If a relation graph is closed, then an image set of a singleton is also closed. Corollary of Proposition 4 of BourbakiTop1 p. I.26. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Jan-2018)

Ref Expression
Hypothesis imasnopn.1 ⊢ X = ⋃ J
Assertion imasncld ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A ∈ Clsd ⁡ K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasnopn.1 ⊢ X = ⋃ J
2 nfv ⊢ Ⅎ y J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X
3 nfcv ⊢ Ⅎ _ y R A
4 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ y y ∈ ⋃ K | A y ∈ R
5 simprl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R ∈ Clsd ⁡ J × t K
6 eqid ⊢ ⋃ J × t K = ⋃ J × t K
7 6 cldss ⊢ R ∈ Clsd ⁡ J × t K → R ⊆ ⋃ J × t K
8 5 7 syl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R ⊆ ⋃ J × t K
9 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
10 1 9 txuni ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top → X × ⋃ K = ⋃ J × t K
11 10 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → X × ⋃ K = ⋃ J × t K
12 8 11 sseqtrrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R ⊆ X × ⋃ K
13 imass1 ⊢ R ⊆ X × ⋃ K → R A ⊆ X × ⋃ K A
14 12 13 syl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A ⊆ X × ⋃ K A
15 xpimasn ⊢ A ∈ X → X × ⋃ K A = ⋃ K
16 15 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → X × ⋃ K A = ⋃ K
17 14 16 sseqtrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A ⊆ ⋃ K
18 17 sseld ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ R A → y ∈ ⋃ K
19 18 pm4.71rd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ ⋃ K ∧ y ∈ R A
20 elimasng ⊢ A ∈ X ∧ y ∈ V → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
21 20 elvd ⊢ A ∈ X → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
22 21 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
23 22 anbi2d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ ⋃ K ∧ y ∈ R A ↔ y ∈ ⋃ K ∧ A y ∈ R
24 19 23 bitrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ ⋃ K ∧ A y ∈ R
25 rabid ⊢ y ∈ y ∈ ⋃ K | A y ∈ R ↔ y ∈ ⋃ K ∧ A y ∈ R
26 24 25 bitr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ y ∈ ⋃ K | A y ∈ R
27 2 3 4 26 eqrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A = y ∈ ⋃ K | A y ∈ R
28 eqid ⊢ y ∈ ⋃ K ⟼ A y = y ∈ ⋃ K ⟼ A y
29 28 mptpreima ⊢ y ∈ ⋃ K ⟼ A y -1 R = y ∈ ⋃ K | A y ∈ R
30 27 29 eqtr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A = y ∈ ⋃ K ⟼ A y -1 R
31 9 toptopon ⊢ K ∈ Top ↔ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
32 31 biimpi ⊢ K ∈ Top → K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
33 32 ad2antlr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
34 1 toptopon ⊢ J ∈ Top ↔ J ∈ TopOn ⁡ X
35 34 biimpi ⊢ J ∈ Top → J ∈ TopOn ⁡ X
36 35 ad2antrr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → J ∈ TopOn ⁡ X
37 simprr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → A ∈ X
38 33 36 37 cnmptc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ ⋃ K ⟼ A ∈ K Cn J
39 33 cnmptid ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ ⋃ K ⟼ y ∈ K Cn K
40 33 38 39 cnmpt1t ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ ⋃ K ⟼ A y ∈ K Cn J × t K
41 cnclima ⊢ y ∈ ⋃ K ⟼ A y ∈ K Cn J × t K ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K → y ∈ ⋃ K ⟼ A y -1 R ∈ Clsd ⁡ K
42 40 5 41 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → y ∈ ⋃ K ⟼ A y -1 R ∈ Clsd ⁡ K
43 30 42 eqeltrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ∈ Clsd ⁡ J × t K ∧ A ∈ X → R A ∈ Clsd ⁡ K