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Theorem kgencn3

Description: The set of continuous functions from J to K is unaffected by k-ification of K , if J is already compactly generated. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Mar-2015)

Ref Expression
Assertion kgencn3 ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → J Cn K = J Cn 𝑘Gen ⁡ K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
2 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
3 1 2 cnf ⊢ f ∈ J Cn K → f : ⋃ J ⟶ ⋃ K
4 3 adantl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → f : ⋃ J ⟶ ⋃ K
5 cnvimass ⊢ f -1 x ⊆ dom ⁡ f
6 4 fdmd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → dom ⁡ f = ⋃ J
7 6 adantr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → dom ⁡ f = ⋃ J
8 5 7 sseqtrid ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → f -1 x ⊆ ⋃ J
9 cnvresima ⊢ f ↾ y -1 x ∩ f y = f -1 x ∩ f y ∩ y
10 4 ad2antrr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f : ⋃ J ⟶ ⋃ K
11 ffun ⊢ f : ⋃ J ⟶ ⋃ K → Fun ⁡ f
12 inpreima ⊢ Fun ⁡ f → f -1 x ∩ f y = f -1 x ∩ f -1 f y
13 10 11 12 3syl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ f y = f -1 x ∩ f -1 f y
14 13 ineq1d ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ f y ∩ y = f -1 x ∩ f -1 f y ∩ y
15 in32 ⊢ f -1 x ∩ f -1 f y ∩ y = f -1 x ∩ y ∩ f -1 f y
16 ssrin ⊢ f -1 x ⊆ dom ⁡ f → f -1 x ∩ y ⊆ dom ⁡ f ∩ y
17 5 16 ax-mp ⊢ f -1 x ∩ y ⊆ dom ⁡ f ∩ y
18 dminss ⊢ dom ⁡ f ∩ y ⊆ f -1 f y
19 17 18 sstri ⊢ f -1 x ∩ y ⊆ f -1 f y
20 19 a1i ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ⊆ f -1 f y
21 dfss2 ⊢ f -1 x ∩ y ⊆ f -1 f y ↔ f -1 x ∩ y ∩ f -1 f y = f -1 x ∩ y
22 20 21 sylib ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∩ f -1 f y = f -1 x ∩ y
23 15 22 eqtrid ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ f -1 f y ∩ y = f -1 x ∩ y
24 14 23 eqtrd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ f y ∩ y = f -1 x ∩ y
25 9 24 eqtrid ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ↾ y -1 x ∩ f y = f -1 x ∩ y
26 simpr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → f ∈ J Cn K
27 26 ad2antrr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ∈ J Cn K
28 elpwi ⊢ y ∈ 𝒫 ⋃ J → y ⊆ ⋃ J
29 28 ad2antrl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → y ⊆ ⋃ J
30 1 cnrest ⊢ f ∈ J Cn K ∧ y ⊆ ⋃ J → f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K
31 27 29 30 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K
32 simpr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → K ∈ Top
33 32 ad3antrrr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → K ∈ Top
34 toptopon2 ⊢ K ∈ Top ↔ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
35 33 34 sylib ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
36 df-ima ⊢ f y = ran ⁡ f ↾ y
37 36 eqimss2i ⊢ ran ⁡ f ↾ y ⊆ f y
38 37 a1i ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → ran ⁡ f ↾ y ⊆ f y
39 imassrn ⊢ f y ⊆ ran ⁡ f
40 10 frnd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → ran ⁡ f ⊆ ⋃ K
41 39 40 sstrid ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f y ⊆ ⋃ K
42 cnrest2 ⊢ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K ∧ ran ⁡ f ↾ y ⊆ f y ∧ f y ⊆ ⋃ K → f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↔ f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↾ 𝑡 f y
43 35 38 41 42 syl3anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↔ f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↾ 𝑡 f y
44 31 43 mpbid ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↾ 𝑡 f y
45 simplr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → x ∈ 𝑘Gen ⁡ K
46 simprr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → J ↾ 𝑡 y ∈ Comp
47 imacmp ⊢ f ∈ J Cn K ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → K ↾ 𝑡 f y ∈ Comp
48 27 46 47 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → K ↾ 𝑡 f y ∈ Comp
49 kgeni ⊢ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ K ↾ 𝑡 f y ∈ Comp → x ∩ f y ∈ K ↾ 𝑡 f y
50 45 48 49 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → x ∩ f y ∈ K ↾ 𝑡 f y
51 cnima ⊢ f ↾ y ∈ J ↾ 𝑡 y Cn K ↾ 𝑡 f y ∧ x ∩ f y ∈ K ↾ 𝑡 f y → f ↾ y -1 x ∩ f y ∈ J ↾ 𝑡 y
52 44 50 51 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f ↾ y -1 x ∩ f y ∈ J ↾ 𝑡 y
53 25 52 eqeltrrd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J ∧ J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 y
54 53 expr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K ∧ y ∈ 𝒫 ⋃ J → J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 y
55 54 ralrimiva ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ J J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 y
56 kgentop ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen → J ∈ Top
57 56 ad3antrrr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → J ∈ Top
58 toptopon2 ⊢ J ∈ Top ↔ J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J
59 57 58 sylib ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J
60 elkgen ⊢ J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J → f -1 x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ f -1 x ⊆ ⋃ J ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ J J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 y
61 59 60 syl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → f -1 x ∈ 𝑘Gen ⁡ J ↔ f -1 x ⊆ ⋃ J ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ J J ↾ 𝑡 y ∈ Comp → f -1 x ∩ y ∈ J ↾ 𝑡 y
62 8 55 61 mpbir2and ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → f -1 x ∈ 𝑘Gen ⁡ J
63 kgenidm ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen → 𝑘Gen ⁡ J = J
64 63 ad3antrrr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → 𝑘Gen ⁡ J = J
65 62 64 eleqtrd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K ∧ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K → f -1 x ∈ J
66 65 ralrimiva ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K f -1 x ∈ J
67 56 58 sylib ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen → J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J
68 kgentopon ⊢ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K → 𝑘Gen ⁡ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
69 34 68 sylbi ⊢ K ∈ Top → 𝑘Gen ⁡ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
70 iscn ⊢ J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J ∧ 𝑘Gen ⁡ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K → f ∈ J Cn 𝑘Gen ⁡ K ↔ f : ⋃ J ⟶ ⋃ K ∧ ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K f -1 x ∈ J
71 67 69 70 syl2an ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → f ∈ J Cn 𝑘Gen ⁡ K ↔ f : ⋃ J ⟶ ⋃ K ∧ ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K f -1 x ∈ J
72 71 adantr ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → f ∈ J Cn 𝑘Gen ⁡ K ↔ f : ⋃ J ⟶ ⋃ K ∧ ∀ x ∈ 𝑘Gen ⁡ K f -1 x ∈ J
73 4 66 72 mpbir2and ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top ∧ f ∈ J Cn K → f ∈ J Cn 𝑘Gen ⁡ K
74 73 ex ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → f ∈ J Cn K → f ∈ J Cn 𝑘Gen ⁡ K
75 74 ssrdv ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → J Cn K ⊆ J Cn 𝑘Gen ⁡ K
76 69 adantl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → 𝑘Gen ⁡ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K
77 toponcom ⊢ K ∈ Top ∧ 𝑘Gen ⁡ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ K → K ∈ TopOn ⁡ ⋃ 𝑘Gen ⁡ K
78 32 76 77 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → K ∈ TopOn ⁡ ⋃ 𝑘Gen ⁡ K
79 kgenss ⊢ K ∈ Top → K ⊆ 𝑘Gen ⁡ K
80 79 adantl ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → K ⊆ 𝑘Gen ⁡ K
81 eqid ⊢ ⋃ 𝑘Gen ⁡ K = ⋃ 𝑘Gen ⁡ K
82 81 cnss2 ⊢ K ∈ TopOn ⁡ ⋃ 𝑘Gen ⁡ K ∧ K ⊆ 𝑘Gen ⁡ K → J Cn 𝑘Gen ⁡ K ⊆ J Cn K
83 78 80 82 syl2anc ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → J Cn 𝑘Gen ⁡ K ⊆ J Cn K
84 75 83 eqssd ⊢ J ∈ ran ⁡ 𝑘Gen ∧ K ∈ Top → J Cn K = J Cn 𝑘Gen ⁡ K