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Theorem prdstopn

Description: Topology of a structure product. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses prdstopn.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
prdstopn.s ⊢ φ → S ∈ V
prdstopn.i ⊢ φ → I ∈ W
prdstopn.r ⊢ φ → R Fn I
prdstopn.o ⊢ O = TopOpen ⁡ Y
Assertion prdstopn ⊢ φ → O = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prdstopn.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
2 prdstopn.s ⊢ φ → S ∈ V
3 prdstopn.i ⊢ φ → I ∈ W
4 prdstopn.r ⊢ φ → R Fn I
5 prdstopn.o ⊢ O = TopOpen ⁡ Y
6 fnex ⊢ R Fn I ∧ I ∈ W → R ∈ V
7 4 3 6 syl2anc ⊢ φ → R ∈ V
8 eqid ⊢ Base Y = Base Y
9 eqidd ⊢ φ → dom ⁡ R = dom ⁡ R
10 eqid ⊢ TopSet ⁡ Y = TopSet ⁡ Y
11 1 2 7 8 9 10 prdstset ⊢ φ → TopSet ⁡ Y = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R
12 topnfn ⊢ TopOpen Fn V
13 dffn2 ⊢ R Fn I ↔ R : I ⟶ V
14 4 13 sylib ⊢ φ → R : I ⟶ V
15 fnfco ⊢ TopOpen Fn V ∧ R : I ⟶ V → TopOpen ∘ R Fn I
16 12 14 15 sylancr ⊢ φ → TopOpen ∘ R Fn I
17 eqid ⊢ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y = x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
18 17 ptval ⊢ I ∈ W ∧ TopOpen ∘ R Fn I → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = topGen ⁡ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
19 3 16 18 syl2anc ⊢ φ → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = topGen ⁡ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
20 19 unieqd ⊢ φ → ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = ⋃ topGen ⁡ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
21 fvco2 ⊢ R Fn I ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
22 4 21 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
23 eqid ⊢ Base R ⁡ y = Base R ⁡ y
24 eqid ⊢ TopSet ⁡ R ⁡ y = TopSet ⁡ R ⁡ y
25 23 24 topnval ⊢ TopSet ⁡ R ⁡ y ↾ 𝑡 Base R ⁡ y = TopOpen ⁡ R ⁡ y
26 restsspw ⊢ TopSet ⁡ R ⁡ y ↾ 𝑡 Base R ⁡ y ⊆ 𝒫 Base R ⁡ y
27 25 26 eqsstrri ⊢ TopOpen ⁡ R ⁡ y ⊆ 𝒫 Base R ⁡ y
28 22 27 eqsstrdi ⊢ φ ∧ y ∈ I → TopOpen ∘ R ⁡ y ⊆ 𝒫 Base R ⁡ y
29 28 sseld ⊢ φ ∧ y ∈ I → g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y → g ⁡ y ∈ 𝒫 Base R ⁡ y
30 fvex ⊢ g ⁡ y ∈ V
31 30 elpw ⊢ g ⁡ y ∈ 𝒫 Base R ⁡ y ↔ g ⁡ y ⊆ Base R ⁡ y
32 29 31 imbitrdi ⊢ φ ∧ y ∈ I → g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y → g ⁡ y ⊆ Base R ⁡ y
33 32 ralimdva ⊢ φ → ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y → ∀ y ∈ I g ⁡ y ⊆ Base R ⁡ y
34 simpl2 ⊢ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y
35 33 34 impel ⊢ φ ∧ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → ∀ y ∈ I g ⁡ y ⊆ Base R ⁡ y
36 ss2ixp ⊢ ∀ y ∈ I g ⁡ y ⊆ Base R ⁡ y → ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ ⨉ y ∈ I Base R ⁡ y
37 35 36 syl ⊢ φ ∧ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ ⨉ y ∈ I Base R ⁡ y
38 simprr ⊢ φ ∧ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
39 1 8 2 3 4 prdsbas2 ⊢ φ → Base Y = ⨉ y ∈ I Base R ⁡ y
40 39 adantr ⊢ φ ∧ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → Base Y = ⨉ y ∈ I Base R ⁡ y
41 37 38 40 3sstr4d ⊢ φ ∧ g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → x ⊆ Base Y
42 41 ex ⊢ φ → g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → x ⊆ Base Y
43 42 exlimdv ⊢ φ → ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → x ⊆ Base Y
44 velpw ⊢ x ∈ 𝒫 Base Y ↔ x ⊆ Base Y
45 43 44 imbitrrdi ⊢ φ → ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y → x ∈ 𝒫 Base Y
46 45 abssdv ⊢ φ → x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ 𝒫 Base Y
47 fvex ⊢ Base Y ∈ V
48 47 pwex ⊢ 𝒫 Base Y ∈ V
49 48 ssex ⊢ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ 𝒫 Base Y → x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ∈ V
50 unitg ⊢ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ∈ V → ⋃ topGen ⁡ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y = ⋃ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
51 46 49 50 3syl ⊢ φ → ⋃ topGen ⁡ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y = ⋃ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
52 20 51 eqtrd ⊢ φ → ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R = ⋃ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y
53 sspwuni ⊢ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ 𝒫 Base Y ↔ ⋃ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ Base Y
54 46 53 sylib ⊢ φ → ⋃ x | ∃ g g Fn I ∧ ∀ y ∈ I g ⁡ y ∈ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ ∃ z ∈ Fin ∀ y ∈ I ∖ z g ⁡ y = ⋃ TopOpen ∘ R ⁡ y ∧ x = ⨉ y ∈ I g ⁡ y ⊆ Base Y
55 52 54 eqsstrd ⊢ φ → ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⊆ Base Y
56 sspwuni ⊢ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⊆ 𝒫 Base Y ↔ ⋃ ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⊆ Base Y
57 55 56 sylibr ⊢ φ → ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R ⊆ 𝒫 Base Y
58 11 57 eqsstrd ⊢ φ → TopSet ⁡ Y ⊆ 𝒫 Base Y
59 8 10 topnid ⊢ TopSet ⁡ Y ⊆ 𝒫 Base Y → TopSet ⁡ Y = TopOpen ⁡ Y
60 58 59 syl ⊢ φ → TopSet ⁡ Y = TopOpen ⁡ Y
61 60 5 eqtr4di ⊢ φ → TopSet ⁡ Y = O
62 61 11 eqtr3d ⊢ φ → O = ∏ 𝑡 ⁡ TopOpen ∘ R