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Theorem imasncls

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
Hypotheses imasnopn.1 ⊢ X = ⋃ J
imasnopn.2 ⊢ Y = ⋃ K
Assertion imasncls ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ K ⁡ R A ⊆ cls ⁡ J × t K ⁡ R A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasnopn.1 ⊢ X = ⋃ J
2 imasnopn.2 ⊢ Y = ⋃ K
3 2 toptopon ⊢ K ∈ Top ↔ K ∈ TopOn ⁡ Y
4 3 biimpi ⊢ K ∈ Top → K ∈ TopOn ⁡ Y
5 4 ad2antlr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → K ∈ TopOn ⁡ Y
6 1 toptopon ⊢ J ∈ Top ↔ J ∈ TopOn ⁡ X
7 6 biimpi ⊢ J ∈ Top → J ∈ TopOn ⁡ X
8 7 ad2antrr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → J ∈ TopOn ⁡ X
9 simprr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → A ∈ X
10 5 8 9 cnmptc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ Y ⟼ A ∈ K Cn J
11 5 cnmptid ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ Y ⟼ y ∈ K Cn K
12 5 10 11 cnmpt1t ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ Y ⟼ A y ∈ K Cn J × t K
13 simprl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R ⊆ X × Y
14 1 2 txuni ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top → X × Y = ⋃ J × t K
15 14 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → X × Y = ⋃ J × t K
16 13 15 sseqtrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R ⊆ ⋃ J × t K
17 eqid ⊢ ⋃ J × t K = ⋃ J × t K
18 17 cncls2i ⊢ y ∈ Y ⟼ A y ∈ K Cn J × t K ∧ R ⊆ ⋃ J × t K → cls ⁡ K ⁡ y ∈ Y ⟼ A y -1 R ⊆ y ∈ Y ⟼ A y -1 cls ⁡ J × t K ⁡ R
19 12 16 18 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ K ⁡ y ∈ Y ⟼ A y -1 R ⊆ y ∈ Y ⟼ A y -1 cls ⁡ J × t K ⁡ R
20 nfv ⊢ Ⅎ y J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X
21 nfcv ⊢ Ⅎ _ y R A
22 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ y y ∈ Y | A y ∈ R
23 imass1 ⊢ R ⊆ X × Y → R A ⊆ X × Y A
24 13 23 syl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R A ⊆ X × Y A
25 xpimasn ⊢ A ∈ X → X × Y A = Y
26 25 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → X × Y A = Y
27 24 26 sseqtrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R A ⊆ Y
28 27 sseld ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ R A → y ∈ Y
29 28 pm4.71rd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ Y ∧ y ∈ R A
30 elimasng ⊢ A ∈ X ∧ y ∈ V → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
31 30 elvd ⊢ A ∈ X → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
32 31 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ A y ∈ R
33 32 anbi2d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ Y ∧ y ∈ R A ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ R
34 29 33 bitrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ R
35 rabid ⊢ y ∈ y ∈ Y | A y ∈ R ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ R
36 34 35 bitr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ R A ↔ y ∈ y ∈ Y | A y ∈ R
37 20 21 22 36 eqrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R A = y ∈ Y | A y ∈ R
38 eqid ⊢ y ∈ Y ⟼ A y = y ∈ Y ⟼ A y
39 38 mptpreima ⊢ y ∈ Y ⟼ A y -1 R = y ∈ Y | A y ∈ R
40 37 39 eqtr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → R A = y ∈ Y ⟼ A y -1 R
41 40 fveq2d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ K ⁡ R A = cls ⁡ K ⁡ y ∈ Y ⟼ A y -1 R
42 nfcv ⊢ Ⅎ _ y cls ⁡ J × t K ⁡ R A
43 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ y y ∈ Y | A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
44 txtop ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top → J × t K ∈ Top
45 44 adantr ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → J × t K ∈ Top
46 17 clsss3 ⊢ J × t K ∈ Top ∧ R ⊆ ⋃ J × t K → cls ⁡ J × t K ⁡ R ⊆ ⋃ J × t K
47 45 16 46 syl2anc ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R ⊆ ⋃ J × t K
48 47 15 sseqtrrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R ⊆ X × Y
49 imass1 ⊢ cls ⁡ J × t K ⁡ R ⊆ X × Y → cls ⁡ J × t K ⁡ R A ⊆ X × Y A
50 48 49 syl ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R A ⊆ X × Y A
51 50 26 sseqtrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R A ⊆ Y
52 51 sseld ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A → y ∈ Y
53 52 pm4.71rd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ y ∈ Y ∧ y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A
54 elimasng ⊢ A ∈ X ∧ y ∈ V → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
55 54 elvd ⊢ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
56 55 ad2antll ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
57 56 anbi2d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ Y ∧ y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
58 53 57 bitrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
59 rabid ⊢ y ∈ y ∈ Y | A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R ↔ y ∈ Y ∧ A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
60 58 59 bitr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R A ↔ y ∈ y ∈ Y | A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
61 20 42 43 60 eqrd ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R A = y ∈ Y | A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
62 38 mptpreima ⊢ y ∈ Y ⟼ A y -1 cls ⁡ J × t K ⁡ R = y ∈ Y | A y ∈ cls ⁡ J × t K ⁡ R
63 61 62 eqtr4di ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ J × t K ⁡ R A = y ∈ Y ⟼ A y -1 cls ⁡ J × t K ⁡ R
64 19 41 63 3sstr4d ⊢ J ∈ Top ∧ K ∈ Top ∧ R ⊆ X × Y ∧ A ∈ X → cls ⁡ K ⁡ R A ⊆ cls ⁡ J × t K ⁡ R A