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Theorem prdstgpd

Description: The product of a family of topological groups is a topological group. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses prdstgpd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
prdstgpd.i ⊢ φ → I ∈ W
prdstgpd.s ⊢ φ → S ∈ V
prdstgpd.r ⊢ φ → R : I ⟶ TopGrp
Assertion prdstgpd ⊢ φ → Y ∈ TopGrp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prdstgpd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
2 prdstgpd.i ⊢ φ → I ∈ W
3 prdstgpd.s ⊢ φ → S ∈ V
4 prdstgpd.r ⊢ φ → R : I ⟶ TopGrp
5 tgpgrp ⊢ x ∈ TopGrp → x ∈ Grp
6 5 ssriv ⊢ TopGrp ⊆ Grp
7 fss ⊢ R : I ⟶ TopGrp ∧ TopGrp ⊆ Grp → R : I ⟶ Grp
8 4 6 7 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ Grp
9 1 2 3 8 prdsgrpd ⊢ φ → Y ∈ Grp
10 tgptmd ⊢ x ∈ TopGrp → x ∈ TopMnd
11 10 ssriv ⊢ TopGrp ⊆ TopMnd
12 fss ⊢ R : I ⟶ TopGrp ∧ TopGrp ⊆ TopMnd → R : I ⟶ TopMnd
13 4 11 12 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ TopMnd
14 1 2 3 13 prdstmdd ⊢ φ → Y ∈ TopMnd
15 eqid ⊢ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
16 eqid ⊢ TopOpen ⁡ Y = TopOpen ⁡ Y
17 eqid ⊢ Base Y = Base Y
18 16 17 tmdtopon ⊢ Y ∈ TopMnd → TopOpen ⁡ Y ∈ TopOn ⁡ Base Y
19 14 18 syl ⊢ φ → TopOpen ⁡ Y ∈ TopOn ⁡ Base Y
20 topnfn ⊢ TopOpen Fn V
21 4 ffnd ⊢ φ → R Fn I
22 dffn2 ⊢ R Fn I ↔ R : I ⟶ V
23 21 22 sylib ⊢ φ → R : I ⟶ V
24 fnfco ⊢ TopOpen Fn V ∧ R : I ⟶ V → TopOpen ∘ R Fn I
25 20 23 24 sylancr ⊢ φ → TopOpen ∘ R Fn I
26 fvco3 ⊢ R : I ⟶ TopGrp ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
27 4 26 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
28 4 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ I → R ⁡ y ∈ TopGrp
29 eqid ⊢ TopOpen ⁡ R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
30 eqid ⊢ Base R ⁡ y = Base R ⁡ y
31 29 30 tgptopon ⊢ R ⁡ y ∈ TopGrp → TopOpen ⁡ R ⁡ y ∈ TopOn ⁡ Base R ⁡ y
32 topontop ⊢ TopOpen ⁡ R ⁡ y ∈ TopOn ⁡ Base R ⁡ y → TopOpen ⁡ R ⁡ y ∈ Top
33 28 31 32 3syl ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ⁡ R ⁡ y ∈ Top
34 27 33 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y ∈ Top
35 34 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ I TopOpen ∘ R ⁡ y ∈ Top
36 ffnfv ⊢ TopOpen ∘ R : I ⟶ Top ↔ TopOpen ∘ R Fn I ∧ ∀ y ∈ I TopOpen ∘ R ⁡ y ∈ Top
37 25 35 36 sylanbrc ⊢ φ → TopOpen ∘ R : I ⟶ Top
38 19 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ⁡ Y ∈ TopOn ⁡ Base Y
39 1 3 2 21 16 prdstopn ⊢ φ → TopOpen ⁡ Y = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
40 39 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ⁡ Y = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
41 40 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ I → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = TopOpen ⁡ Y
42 41 38 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ I → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ∈ TopOn ⁡ Base Y
43 toponuni ⊢ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ∈ TopOn ⁡ Base Y → Base Y = ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
44 mpteq1 ⊢ Base Y = ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R → x ∈ Base Y ⟼ x ⁡ y = x ∈ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⟼ x ⁡ y
45 42 43 44 3syl ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ Base Y ⟼ x ⁡ y = x ∈ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⟼ x ⁡ y
46 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ I → I ∈ W
47 37 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R : I ⟶ Top
48 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ I → y ∈ I
49 eqid ⊢ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
50 49 15 ptpjcn ⊢ I ∈ W ∧ TopOpen ∘ R : I ⟶ Top ∧ y ∈ I → x ∈ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⟼ x ⁡ y ∈ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R Cn TopOpen ∘ R ⁡ y
51 46 47 48 50 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⟼ x ⁡ y ∈ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R Cn TopOpen ∘ R ⁡ y
52 45 51 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ Base Y ⟼ x ⁡ y ∈ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R Cn TopOpen ∘ R ⁡ y
53 41 27 oveq12d ⊢ φ ∧ y ∈ I → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R Cn TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
54 52 53 eleqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ Base Y ⟼ x ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
55 eqid ⊢ inv g ⁡ R ⁡ y = inv g ⁡ R ⁡ y
56 29 55 tgpinv ⊢ R ⁡ y ∈ TopGrp → inv g ⁡ R ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ R ⁡ y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
57 28 56 syl ⊢ φ ∧ y ∈ I → inv g ⁡ R ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ R ⁡ y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
58 38 54 57 cnmpt11f ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ Base Y ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
59 27 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ R ⁡ y
60 58 59 eleqtrrd ⊢ φ ∧ y ∈ I → x ∈ Base Y ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ∘ R ⁡ y
61 15 19 2 37 60 ptcn ⊢ φ → x ∈ Base Y ⟼ y ∈ I ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
62 eqid ⊢ inv g ⁡ Y = inv g ⁡ Y
63 17 62 grpinvf ⊢ Y ∈ Grp → inv g ⁡ Y : Base Y ⟶ Base Y
64 9 63 syl ⊢ φ → inv g ⁡ Y : Base Y ⟶ Base Y
65 64 feqmptd ⊢ φ → inv g ⁡ Y = x ∈ Base Y ⟼ inv g ⁡ Y ⁡ x
66 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y → I ∈ W
67 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y → S ∈ V
68 8 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y → R : I ⟶ Grp
69 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y → x ∈ Base Y
70 1 66 67 68 17 62 69 prdsinvgd ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y → inv g ⁡ Y ⁡ x = y ∈ I ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y
71 70 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ Base Y ⟼ inv g ⁡ Y ⁡ x = x ∈ Base Y ⟼ y ∈ I ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y
72 65 71 eqtrd ⊢ φ → inv g ⁡ Y = x ∈ Base Y ⟼ y ∈ I ⟼ inv g ⁡ R ⁡ y ⁡ x ⁡ y
73 39 oveq2d ⊢ φ → TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ Y = TopOpen ⁡ Y Cn ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
74 61 72 73 3eltr4d ⊢ φ → inv g ⁡ Y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ Y
75 16 62 istgp ⊢ Y ∈ TopGrp ↔ Y ∈ Grp ∧ Y ∈ TopMnd ∧ inv g ⁡ Y ∈ TopOpen ⁡ Y Cn TopOpen ⁡ Y
76 9 14 74 75 syl3anbrc ⊢ φ → Y ∈ TopGrp