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Theorem qtopcn

Description: Universal property of a quotient map. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Mar-2015)

Ref Expression
Assertion qtopcn ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G ∈ J qTop F Cn K ↔ G ∘ F ∈ J Cn K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnvimass ⊢ G -1 x ⊆ dom ⁡ G
2 simplrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → G : Y ⟶ Z
3 1 2 fssdm ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → G -1 x ⊆ Y
4 simplll ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → J ∈ TopOn ⁡ X
5 simplrl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → F : X ⟶ onto Y
6 elqtop3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ F : X ⟶ onto Y → G -1 x ∈ J qTop F ↔ G -1 x ⊆ Y ∧ F -1 G -1 x ∈ J
7 4 5 6 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → G -1 x ∈ J qTop F ↔ G -1 x ⊆ Y ∧ F -1 G -1 x ∈ J
8 3 7 mpbirand ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → G -1 x ∈ J qTop F ↔ F -1 G -1 x ∈ J
9 cnvco ⊢ G ∘ F -1 = F -1 ∘ G -1
10 9 imaeq1i ⊢ G ∘ F -1 x = F -1 ∘ G -1 x
11 imaco ⊢ F -1 ∘ G -1 x = F -1 G -1 x
12 10 11 eqtri ⊢ G ∘ F -1 x = F -1 G -1 x
13 12 eleq1i ⊢ G ∘ F -1 x ∈ J ↔ F -1 G -1 x ∈ J
14 8 13 bitr4di ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z ∧ x ∈ K → G -1 x ∈ J qTop F ↔ G ∘ F -1 x ∈ J
15 14 ralbidva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F ↔ ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J
16 simprr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G : Y ⟶ Z
17 16 biantrurd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F ↔ G : Y ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F
18 fof ⊢ F : X ⟶ onto Y → F : X ⟶ Y
19 18 ad2antrl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → F : X ⟶ Y
20 fco ⊢ G : Y ⟶ Z ∧ F : X ⟶ Y → G ∘ F : X ⟶ Z
21 16 19 20 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G ∘ F : X ⟶ Z
22 21 biantrurd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J ↔ G ∘ F : X ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J
23 15 17 22 3bitr3d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G : Y ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F ↔ G ∘ F : X ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J
24 qtoptopon ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ F : X ⟶ onto Y → J qTop F ∈ TopOn ⁡ Y
25 24 ad2ant2r ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → J qTop F ∈ TopOn ⁡ Y
26 simplr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → K ∈ TopOn ⁡ Z
27 iscn ⊢ J qTop F ∈ TopOn ⁡ Y ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z → G ∈ J qTop F Cn K ↔ G : Y ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F
28 25 26 27 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G ∈ J qTop F Cn K ↔ G : Y ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G -1 x ∈ J qTop F
29 iscn ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z → G ∘ F ∈ J Cn K ↔ G ∘ F : X ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J
30 29 adantr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G ∘ F ∈ J Cn K ↔ G ∘ F : X ⟶ Z ∧ ∀ x ∈ K G ∘ F -1 x ∈ J
31 23 28 30 3bitr4d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Z ∧ F : X ⟶ onto Y ∧ G : Y ⟶ Z → G ∈ J qTop F Cn K ↔ G ∘ F ∈ J Cn K