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Theorem pthaus

Description: The product of a collection of Hausdorff spaces is Hausdorff. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion pthaus A V F : A Haus 𝑡 F Haus

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 haustop x Haus x Top
2 1 ssriv Haus Top
3 fss F : A Haus Haus Top F : A Top
4 2 3 mpan2 F : A Haus F : A Top
5 pttop A V F : A Top 𝑡 F Top
6 4 5 sylan2 A V F : A Haus 𝑡 F Top
7 simprl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x 𝑡 F
8 eqid 𝑡 F = 𝑡 F
9 8 ptuni A V F : A Top k A F k = 𝑡 F
10 4 9 sylan2 A V F : A Haus k A F k = 𝑡 F
11 10 adantr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A F k = 𝑡 F
12 7 11 eleqtrrd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x k A F k
13 ixpfn x k A F k x Fn A
14 12 13 syl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x Fn A
15 simprr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F y 𝑡 F
16 15 11 eleqtrrd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F y k A F k
17 ixpfn y k A F k y Fn A
18 16 17 syl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F y Fn A
19 eqfnfv x Fn A y Fn A x = y k A x k = y k
20 14 18 19 syl2anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x = y k A x k = y k
21 20 necon3abid A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x y ¬ k A x k = y k
22 rexnal k A ¬ x k = y k ¬ k A x k = y k
23 df-ne x k y k ¬ x k = y k
24 simpllr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k F : A Haus
25 simprl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k k A
26 24 25 ffvelrnd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k F k Haus
27 vex x V
28 27 elixp x k A F k x Fn A k A x k F k
29 28 simprbi x k A F k k A x k F k
30 12 29 syl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k F k
31 30 r19.21bi A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k F k
32 31 adantrr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k x k F k
33 vex y V
34 33 elixp y k A F k y Fn A k A y k F k
35 34 simprbi y k A F k k A y k F k
36 16 35 syl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A y k F k
37 36 r19.21bi A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A y k F k
38 37 adantrr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k y k F k
39 simprr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k x k y k
40 eqid F k = F k
41 40 hausnei F k Haus x k F k y k F k x k y k m F k n F k x k m y k n m n =
42 26 32 38 39 41 syl13anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n =
43 simp-4l A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = A V
44 4 ad4antlr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = F : A Top
45 25 adantr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = k A
46 eqid 𝑡 F = 𝑡 F
47 46 8 ptpjcn A V F : A Top k A z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k
48 43 44 45 47 syl3anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k
49 simprll A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = m F k
50 eqid z 𝑡 F z k = z 𝑡 F z k
51 50 mptpreima z 𝑡 F z k -1 m = z 𝑡 F | z k m
52 cnima z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k m F k z 𝑡 F z k -1 m 𝑡 F
53 51 52 eqeltrrid z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k m F k z 𝑡 F | z k m 𝑡 F
54 48 49 53 syl2anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F | z k m 𝑡 F
55 simprlr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = n F k
56 50 mptpreima z 𝑡 F z k -1 n = z 𝑡 F | z k n
57 cnima z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k n F k z 𝑡 F z k -1 n 𝑡 F
58 56 57 eqeltrrid z 𝑡 F z k 𝑡 F Cn F k n F k z 𝑡 F | z k n 𝑡 F
59 48 55 58 syl2anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F | z k n 𝑡 F
60 fveq1 z = x z k = x k
61 60 eleq1d z = x z k m x k m
62 7 ad2antrr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = x 𝑡 F
63 simprr1 A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = x k m
64 61 62 63 elrabd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = x z 𝑡 F | z k m
65 fveq1 z = y z k = y k
66 65 eleq1d z = y z k n y k n
67 15 ad2antrr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = y 𝑡 F
68 simprr2 A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = y k n
69 66 67 68 elrabd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = y z 𝑡 F | z k n
70 inrab z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n = z 𝑡 F | z k m z k n
71 simprr3 A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = m n =
72 inelcm z k m z k n m n
73 72 necon2bi m n = ¬ z k m z k n
74 71 73 syl A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = ¬ z k m z k n
75 74 ralrimivw A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F ¬ z k m z k n
76 rabeq0 z 𝑡 F | z k m z k n = z 𝑡 F ¬ z k m z k n
77 75 76 sylibr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F | z k m z k n =
78 70 77 eqtrid A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n =
79 eleq2 u = z 𝑡 F | z k m x u x z 𝑡 F | z k m
80 ineq1 u = z 𝑡 F | z k m u v = z 𝑡 F | z k m v
81 80 eqeq1d u = z 𝑡 F | z k m u v = z 𝑡 F | z k m v =
82 79 81 3anbi13d u = z 𝑡 F | z k m x u y v u v = x z 𝑡 F | z k m y v z 𝑡 F | z k m v =
83 eleq2 v = z 𝑡 F | z k n y v y z 𝑡 F | z k n
84 ineq2 v = z 𝑡 F | z k n z 𝑡 F | z k m v = z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n
85 84 eqeq1d v = z 𝑡 F | z k n z 𝑡 F | z k m v = z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n =
86 83 85 3anbi23d v = z 𝑡 F | z k n x z 𝑡 F | z k m y v z 𝑡 F | z k m v = x z 𝑡 F | z k m y z 𝑡 F | z k n z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n =
87 82 86 rspc2ev z 𝑡 F | z k m 𝑡 F z 𝑡 F | z k n 𝑡 F x z 𝑡 F | z k m y z 𝑡 F | z k n z 𝑡 F | z k m z 𝑡 F | z k n = u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
88 54 59 64 69 78 87 syl113anc A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
89 88 expr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
90 89 rexlimdvva A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k m F k n F k x k m y k n m n = u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
91 42 90 mpd A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
92 91 expr A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A x k y k u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
93 23 92 syl5bir A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A ¬ x k = y k u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
94 93 rexlimdva A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F k A ¬ x k = y k u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
95 22 94 syl5bir A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F ¬ k A x k = y k u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
96 21 95 sylbid A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x y u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
97 96 ralrimivva A V F : A Haus x 𝑡 F y 𝑡 F x y u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
98 46 ishaus 𝑡 F Haus 𝑡 F Top x 𝑡 F y 𝑡 F x y u 𝑡 F v 𝑡 F x u y v u v =
99 6 97 98 sylanbrc A V F : A Haus 𝑡 F Haus