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Theorem kgenidm

Description: The compact generator is idempotent on compactly generated spaces. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Mar-2015)

Ref Expression
Assertion kgenidm ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†’π‘˜Gen⁑J=J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 kgenf βŠ’π‘˜Gen:Top⟢Top
2 ffn βŠ’π‘˜Gen:Top⟢Topβ†’π‘˜GenFnTop
3 fvelrnb βŠ’π‘˜GenFnTopβ†’J∈ranβ‘π‘˜Genβ†”βˆƒj∈Topπ‘˜Gen⁑j=J
4 1 2 3 mp2b ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†”βˆƒj∈Topπ‘˜Gen⁑j=J
5 toptopon2 ⊒j∈Top↔j∈TopOn⁑⋃j
6 kgentopon ⊒j∈TopOn⁑⋃jβ†’π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃j
7 5 6 sylbi ⊒j∈Topβ†’π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃j
8 kgentopon βŠ’π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃jβ†’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃j
9 7 8 syl ⊒j∈Topβ†’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃j
10 toponss βŠ’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∈TopOn⁑⋃j∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’xβŠ†β‹ƒj
11 9 10 sylan ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’xβŠ†β‹ƒj
12 simplr ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒj∧j↾𝑑k∈Compβ†’xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j
13 kgencmp2 ⊒j∈Topβ†’j↾𝑑k∈Compβ†”π‘˜Gen⁑j↾𝑑k∈Comp
14 13 biimpa ⊒j∈Top∧j↾𝑑k∈Compβ†’π‘˜Gen⁑j↾𝑑k∈Comp
15 14 ad2ant2rl ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒj∧j↾𝑑k∈Compβ†’π‘˜Gen⁑j↾𝑑k∈Comp
16 kgeni ⊒xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβˆ§π‘˜Gen⁑j↾𝑑k∈Compβ†’x∩kβˆˆπ‘˜Gen⁑j↾𝑑k
17 12 15 16 syl2anc ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒj∧j↾𝑑k∈Compβ†’x∩kβˆˆπ‘˜Gen⁑j↾𝑑k
18 kgencmp ⊒j∈Top∧j↾𝑑k∈Compβ†’j↾𝑑k=π‘˜Gen⁑j↾𝑑k
19 18 ad2ant2rl ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒj∧j↾𝑑k∈Compβ†’j↾𝑑k=π‘˜Gen⁑j↾𝑑k
20 17 19 eleqtrrd ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒj∧j↾𝑑k∈Compβ†’x∩k∈j↾𝑑k
21 20 expr ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j∧kβˆˆπ’«β‹ƒjβ†’j↾𝑑k∈Compβ†’x∩k∈j↾𝑑k
22 21 ralrimiva ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’βˆ€kβˆˆπ’«β‹ƒjj↾𝑑k∈Compβ†’x∩k∈j↾𝑑k
23 simpl ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’j∈Top
24 23 5 sylib ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’j∈TopOn⁑⋃j
25 elkgen ⊒j∈TopOn⁑⋃jβ†’xβˆˆπ‘˜Gen⁑j↔xβŠ†β‹ƒjβˆ§βˆ€kβˆˆπ’«β‹ƒjj↾𝑑k∈Compβ†’x∩k∈j↾𝑑k
26 24 25 syl ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’xβˆˆπ‘˜Gen⁑j↔xβŠ†β‹ƒjβˆ§βˆ€kβˆˆπ’«β‹ƒjj↾𝑑k∈Compβ†’x∩k∈j↾𝑑k
27 11 22 26 mpbir2and ⊒j∈Top∧xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’xβˆˆπ‘˜Gen⁑j
28 27 ex ⊒j∈Topβ†’xβˆˆπ‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβ†’xβˆˆπ‘˜Gen⁑j
29 28 ssrdv ⊒j∈Topβ†’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβŠ†π‘˜Gen⁑j
30 fveq2 βŠ’π‘˜Gen⁑j=Jβ†’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑j=π‘˜Gen⁑J
31 id βŠ’π‘˜Gen⁑j=Jβ†’π‘˜Gen⁑j=J
32 30 31 sseq12d βŠ’π‘˜Gen⁑j=Jβ†’π‘˜Genβ‘π‘˜Gen⁑jβŠ†π‘˜Gen⁑jβ†”π‘˜Gen⁑JβŠ†J
33 29 32 syl5ibcom ⊒j∈Topβ†’π‘˜Gen⁑j=Jβ†’π‘˜Gen⁑JβŠ†J
34 33 rexlimiv βŠ’βˆƒj∈Topπ‘˜Gen⁑j=Jβ†’π‘˜Gen⁑JβŠ†J
35 4 34 sylbi ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†’π‘˜Gen⁑JβŠ†J
36 kgentop ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†’J∈Top
37 kgenss ⊒J∈Topβ†’JβŠ†π‘˜Gen⁑J
38 36 37 syl ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†’JβŠ†π‘˜Gen⁑J
39 35 38 eqssd ⊒J∈ranβ‘π‘˜Genβ†’π‘˜Gen⁑J=J