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Theorem pconnconn

Description: A path-connected space is connected. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Feb-2015)

Ref Expression
Assertion pconnconn ⊢ J ∈ PConn → J ∈ Conn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 df-3an ⊢ x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ ↔ x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅
2 n0 ⊢ x ≠ ∅ ↔ ∃ a a ∈ x
3 n0 ⊢ y ≠ ∅ ↔ ∃ b b ∈ y
4 2 3 anbi12i ⊢ x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ↔ ∃ a a ∈ x ∧ ∃ b b ∈ y
5 exdistrv ⊢ ∃ a ∃ b a ∈ x ∧ b ∈ y ↔ ∃ a a ∈ x ∧ ∃ b b ∈ y
6 4 5 bitr4i ⊢ x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ↔ ∃ a ∃ b a ∈ x ∧ b ∈ y
7 simpll ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → J ∈ PConn
8 simprll ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → a ∈ x
9 simplrl ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → x ∈ J
10 elunii ⊢ a ∈ x ∧ x ∈ J → a ∈ ⋃ J
11 8 9 10 syl2anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → a ∈ ⋃ J
12 simprlr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → b ∈ y
13 simplrr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → y ∈ J
14 elunii ⊢ b ∈ y ∧ y ∈ J → b ∈ ⋃ J
15 12 13 14 syl2anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → b ∈ ⋃ J
16 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
17 16 pconncn ⊢ J ∈ PConn ∧ a ∈ ⋃ J ∧ b ∈ ⋃ J → ∃ f ∈ II Cn J f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b
18 7 11 15 17 syl3anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → ∃ f ∈ II Cn J f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b
19 simplrr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → x ∩ y = ∅
20 simplrr ⊢ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 1 = b
21 20 adantl ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 1 = b
22 iiuni ⊢ 0 1 = ⋃ II
23 iiconn ⊢ II ∈ Conn
24 23 a1i ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → II ∈ Conn
25 simprll ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ∈ II Cn J
26 9 adantr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → x ∈ J
27 uncom ⊢ y ∪ x = x ∪ y
28 simprr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → x ∪ y = ⋃ J
29 27 28 eqtrid ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → y ∪ x = ⋃ J
30 13 adantr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → y ∈ J
31 elssuni ⊢ y ∈ J → y ⊆ ⋃ J
32 30 31 syl ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → y ⊆ ⋃ J
33 incom ⊢ y ∩ x = x ∩ y
34 33 19 eqtrid ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → y ∩ x = ∅
35 uneqdifeq ⊢ y ⊆ ⋃ J ∧ y ∩ x = ∅ → y ∪ x = ⋃ J ↔ ⋃ J ∖ y = x
36 32 34 35 syl2anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → y ∪ x = ⋃ J ↔ ⋃ J ∖ y = x
37 29 36 mpbid ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → ⋃ J ∖ y = x
38 pconntop ⊢ J ∈ PConn → J ∈ Top
39 38 ad3antrrr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → J ∈ Top
40 16 opncld ⊢ J ∈ Top ∧ y ∈ J → ⋃ J ∖ y ∈ Clsd ⁡ J
41 39 30 40 syl2anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → ⋃ J ∖ y ∈ Clsd ⁡ J
42 37 41 eqeltrrd ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → x ∈ Clsd ⁡ J
43 0elunit ⊢ 0 ∈ 0 1
44 43 a1i ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → 0 ∈ 0 1
45 simplrl ⊢ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 0 = a
46 45 adantl ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 0 = a
47 8 adantr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → a ∈ x
48 46 47 eqeltrd ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 0 ∈ x
49 22 24 25 26 42 44 48 conncn ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f : 0 1 ⟶ x
50 1elunit ⊢ 1 ∈ 0 1
51 ffvelcdm ⊢ f : 0 1 ⟶ x ∧ 1 ∈ 0 1 → f ⁡ 1 ∈ x
52 49 50 51 sylancl ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → f ⁡ 1 ∈ x
53 21 52 eqeltrrd ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → b ∈ x
54 12 adantr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → b ∈ y
55 inelcm ⊢ b ∈ x ∧ b ∈ y → x ∩ y ≠ ∅
56 53 54 55 syl2anc ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → x ∩ y ≠ ∅
57 19 56 pm2.21ddne ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b ∧ x ∪ y = ⋃ J → ¬ x ∪ y = ⋃ J
58 57 expr ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b → x ∪ y = ⋃ J → ¬ x ∪ y = ⋃ J
59 58 pm2.01d ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b → ¬ x ∪ y = ⋃ J
60 59 neqned ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ ∧ f ∈ II Cn J ∧ f ⁡ 0 = a ∧ f ⁡ 1 = b → x ∪ y ≠ ⋃ J
61 18 60 rexlimddv ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J ∧ a ∈ x ∧ b ∈ y ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
62 61 exp32 ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J → a ∈ x ∧ b ∈ y → x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
63 62 exlimdvv ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J → ∃ a ∃ b a ∈ x ∧ b ∈ y → x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
64 6 63 biimtrid ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J → x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ → x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
65 64 impd ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J → x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
66 1 65 biimtrid ⊢ J ∈ PConn ∧ x ∈ J ∧ y ∈ J → x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
67 66 ralrimivva ⊢ J ∈ PConn → ∀ x ∈ J ∀ y ∈ J x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
68 16 toptopon ⊢ J ∈ Top ↔ J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J
69 38 68 sylib ⊢ J ∈ PConn → J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J
70 dfconn2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ ⋃ J → J ∈ Conn ↔ ∀ x ∈ J ∀ y ∈ J x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
71 69 70 syl ⊢ J ∈ PConn → J ∈ Conn ↔ ∀ x ∈ J ∀ y ∈ J x ≠ ∅ ∧ y ≠ ∅ ∧ x ∩ y = ∅ → x ∪ y ≠ ⋃ J
72 67 71 mpbird ⊢ J ∈ PConn → J ∈ Conn