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Theorem ptcmpfi

Description: A topological product of finitely many compact spaces is compact. This weak version of Tychonoff's theorem does not require the axiom of choice. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Feb-2015)

Ref Expression
Assertion ptcmpfi A Fin F : A Comp 𝑡 F Comp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ffn F : A Comp F Fn A
2 fnresdm F Fn A F A = F
3 1 2 syl F : A Comp F A = F
4 3 adantl A Fin F : A Comp F A = F
5 4 fveq2d A Fin F : A Comp 𝑡 F A = 𝑡 F
6 ssid A A
7 sseq1 x = x A A
8 reseq2 x = F x = F
9 res0 F =
10 8 9 eqtrdi x = F x =
11 10 fveq2d x = 𝑡 F x = 𝑡
12 11 eleq1d x = 𝑡 F x Comp 𝑡 Comp
13 12 imbi2d x = A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A Fin F : A Comp 𝑡 Comp
14 7 13 imbi12d x = x A A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A A Fin F : A Comp 𝑡 Comp
15 sseq1 x = y x A y A
16 reseq2 x = y F x = F y
17 16 fveq2d x = y 𝑡 F x = 𝑡 F y
18 17 eleq1d x = y 𝑡 F x Comp 𝑡 F y Comp
19 18 imbi2d x = y A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp
20 15 19 imbi12d x = y x A A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp y A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp
21 sseq1 x = y z x A y z A
22 reseq2 x = y z F x = F y z
23 22 fveq2d x = y z 𝑡 F x = 𝑡 F y z
24 23 eleq1d x = y z 𝑡 F x Comp 𝑡 F y z Comp
25 24 imbi2d x = y z A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
26 21 25 imbi12d x = y z x A A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
27 sseq1 x = A x A A A
28 reseq2 x = A F x = F A
29 28 fveq2d x = A 𝑡 F x = 𝑡 F A
30 29 eleq1d x = A 𝑡 F x Comp 𝑡 F A Comp
31 30 imbi2d x = A A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A Fin F : A Comp 𝑡 F A Comp
32 27 31 imbi12d x = A x A A Fin F : A Comp 𝑡 F x Comp A A A Fin F : A Comp 𝑡 F A Comp
33 0ex V
34 f0 : Top
35 pttop V : Top 𝑡 Top
36 33 34 35 mp2an 𝑡 Top
37 eqid 𝑡 = 𝑡
38 37 ptuni V : Top x x = 𝑡
39 33 34 38 mp2an x x = 𝑡
40 ixp0x x x =
41 snfi Fin
42 40 41 eqeltri x x Fin
43 39 42 eqeltrri 𝑡 Fin
44 pwfi 𝑡 Fin 𝒫 𝑡 Fin
45 43 44 mpbi 𝒫 𝑡 Fin
46 pwuni 𝑡 𝒫 𝑡
47 ssfi 𝒫 𝑡 Fin 𝑡 𝒫 𝑡 𝑡 Fin
48 45 46 47 mp2an 𝑡 Fin
49 36 48 elini 𝑡 Top Fin
50 fincmp 𝑡 Top Fin 𝑡 Comp
51 49 50 ax-mp 𝑡 Comp
52 51 2a1i A A Fin F : A Comp 𝑡 Comp
53 ssun1 y y z
54 id y z A y z A
55 53 54 sstrid y z A y A
56 55 imim1i y A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp
57 eqid 𝑡 F y = 𝑡 F y
58 eqid 𝑡 F z = 𝑡 F z
59 eqid 𝑡 F y z = 𝑡 F y z
60 resabs1 y y z F y z y = F y
61 53 60 ax-mp F y z y = F y
62 61 eqcomi F y = F y z y
63 62 fveq2i 𝑡 F y = 𝑡 F y z y
64 ssun2 z y z
65 resabs1 z y z F y z z = F z
66 64 65 ax-mp F y z z = F z
67 66 eqcomi F z = F y z z
68 67 fveq2i 𝑡 F z = 𝑡 F y z z
69 eqid u 𝑡 F y , v 𝑡 F z u v = u 𝑡 F y , v 𝑡 F z u v
70 vex y V
71 snex z V
72 70 71 unex y z V
73 72 a1i A Fin F : A Comp ¬ z y y z A y z V
74 simplr A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F : A Comp
75 cmptop x Comp x Top
76 75 ssriv Comp Top
77 fss F : A Comp Comp Top F : A Top
78 74 76 77 sylancl A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F : A Top
79 simprr A Fin F : A Comp ¬ z y y z A y z A
80 78 79 fssresd A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F y z : y z Top
81 eqidd A Fin F : A Comp ¬ z y y z A y z = y z
82 simprl A Fin F : A Comp ¬ z y y z A ¬ z y
83 disjsn y z = ¬ z y
84 82 83 sylibr A Fin F : A Comp ¬ z y y z A y z =
85 57 58 59 63 68 69 73 80 81 84 ptunhmeo A Fin F : A Comp ¬ z y y z A u 𝑡 F y , v 𝑡 F z u v 𝑡 F y × t 𝑡 F z Homeo 𝑡 F y z
86 hmphi u 𝑡 F y , v 𝑡 F z u v 𝑡 F y × t 𝑡 F z Homeo 𝑡 F y z 𝑡 F y × t 𝑡 F z 𝑡 F y z
87 85 86 syl A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 F y × t 𝑡 F z 𝑡 F y z
88 1 ad2antlr A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F Fn A
89 64 79 sstrid A Fin F : A Comp ¬ z y y z A z A
90 vex z V
91 90 snss z A z A
92 89 91 sylibr A Fin F : A Comp ¬ z y y z A z A
93 fnressn F Fn A z A F z = z F z
94 88 92 93 syl2anc A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F z = z F z
95 94 fveq2d A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 F z = 𝑡 z F z
96 eqid 𝑡 z F z = 𝑡 z F z
97 90 a1i A Fin F : A Comp ¬ z y y z A z V
98 74 92 ffvelrnd A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F z Comp
99 76 98 sseldi A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F z Top
100 toptopon2 F z Top F z TopOn F z
101 99 100 sylib A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F z TopOn F z
102 96 97 101 pt1hmeo A Fin F : A Comp ¬ z y y z A x F z z x F z Homeo 𝑡 z F z
103 hmphi x F z z x F z Homeo 𝑡 z F z F z 𝑡 z F z
104 102 103 syl A Fin F : A Comp ¬ z y y z A F z 𝑡 z F z
105 cmphmph F z 𝑡 z F z F z Comp 𝑡 z F z Comp
106 104 98 105 sylc A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 z F z Comp
107 95 106 eqeltrd A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 F z Comp
108 txcmp 𝑡 F y Comp 𝑡 F z Comp 𝑡 F y × t 𝑡 F z Comp
109 108 expcom 𝑡 F z Comp 𝑡 F y Comp 𝑡 F y × t 𝑡 F z Comp
110 107 109 syl A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 F y Comp 𝑡 F y × t 𝑡 F z Comp
111 cmphmph 𝑡 F y × t 𝑡 F z 𝑡 F y z 𝑡 F y × t 𝑡 F z Comp 𝑡 F y z Comp
112 87 110 111 sylsyld A Fin F : A Comp ¬ z y y z A 𝑡 F y Comp 𝑡 F y z Comp
113 112 expcom ¬ z y y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp 𝑡 F y z Comp
114 113 a2d ¬ z y y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
115 114 ex ¬ z y y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
116 115 a2d ¬ z y y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
117 56 116 syl5 ¬ z y y A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
118 117 adantl y Fin ¬ z y y A A Fin F : A Comp 𝑡 F y Comp y z A A Fin F : A Comp 𝑡 F y z Comp
119 14 20 26 32 52 118 findcard2s A Fin A A A Fin F : A Comp 𝑡 F A Comp
120 6 119 mpi A Fin A Fin F : A Comp 𝑡 F A Comp
121 120 anabsi5 A Fin F : A Comp 𝑡 F A Comp
122 5 121 eqeltrrd A Fin F : A Comp 𝑡 F Comp