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Theorem qtophaus

Description: If an open map's graph in the product space ( J tX J ) is closed, then its quotient topology is Hausdorff. (Contributed by Thierry Arnoux, 4-Jan-2020)

Ref Expression
Hypotheses qtophaus.x X = J
qtophaus.e ˙ = F -1 F
qtophaus.h H = x X , y X F x F y
qtophaus.1 φ J Haus
qtophaus.2 φ F : X onto Y
qtophaus.3 φ x J F x J qTop F
qtophaus.4 φ ˙ Clsd J × t J
Assertion qtophaus φ J qTop F Haus

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qtophaus.x X = J
2 qtophaus.e ˙ = F -1 F
3 qtophaus.h H = x X , y X F x F y
4 qtophaus.1 φ J Haus
5 qtophaus.2 φ F : X onto Y
6 qtophaus.3 φ x J F x J qTop F
7 qtophaus.4 φ ˙ Clsd J × t J
8 haustop J Haus J Top
9 4 8 syl φ J Top
10 fofn F : X onto Y F Fn X
11 5 10 syl φ F Fn X
12 1 qtoptop J Top F Fn X J qTop F Top
13 9 11 12 syl2anc φ J qTop F Top
14 txtop J qTop F Top J qTop F Top J qTop F × t J qTop F Top
15 13 13 14 syl2anc φ J qTop F × t J qTop F Top
16 idssxp I J qTop F J qTop F × J qTop F
17 eqid J qTop F = J qTop F
18 17 17 txuni J qTop F Top J qTop F Top J qTop F × J qTop F = J qTop F × t J qTop F
19 13 13 18 syl2anc φ J qTop F × J qTop F = J qTop F × t J qTop F
20 16 19 sseqtrid φ I J qTop F J qTop F × t J qTop F
21 1 qtopuni J Top F : X onto Y Y = J qTop F
22 9 5 21 syl2anc φ Y = J qTop F
23 22 sqxpeqd φ Y × Y = J qTop F × J qTop F
24 23 19 eqtr2d φ J qTop F × t J qTop F = Y × Y
25 22 eqcomd φ J qTop F = Y
26 25 reseq2d φ I J qTop F = I Y
27 24 26 difeq12d φ J qTop F × t J qTop F I J qTop F = Y × Y I Y
28 opex F x F y V
29 3 28 fnmpoi H Fn X × X
30 difss X × X ˙ X × X
31 fvelimab H Fn X × X X × X ˙ X × X c H X × X ˙ z X × X ˙ H z = c
32 29 30 31 mp2an c H X × X ˙ z X × X ˙ H z = c
33 simp-4r φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b x X
34 simplr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b y X
35 opelxpi x X y X x y X × X
36 33 34 35 syl2anc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b x y X × X
37 df-br x X × X y x y X × X
38 36 37 sylibr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b x X × X y
39 simpllr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F x = a
40 simpr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F y = b
41 39 40 opeq12d φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F x F y = a b
42 simp-5r φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b c = a b
43 simp-8r φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b c Y × Y I
44 42 43 eqeltrrd φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b a b Y × Y I
45 41 44 eqeltrd φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F x F y Y × Y I
46 relxp Rel Y × Y
47 opeldifid Rel Y × Y F x F y Y × Y I F x F y Y × Y F x F y
48 46 47 ax-mp F x F y Y × Y I F x F y Y × Y F x F y
49 45 48 sylib φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F x F y Y × Y F x F y
50 49 simprd φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F x F y
51 11 ad8antr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b F Fn X
52 2 fcoinvbr F Fn X x X y X x ˙ y F x = F y
53 51 33 34 52 syl3anc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b x ˙ y F x = F y
54 53 necon3bbid φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b ¬ x ˙ y F x F y
55 50 54 mpbird φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b ¬ x ˙ y
56 df-br x X × X ˙ y x y X × X ˙
57 brdif x X × X ˙ y x X × X y ¬ x ˙ y
58 56 57 bitr3i x y X × X ˙ x X × X y ¬ x ˙ y
59 38 55 58 sylanbrc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b x y X × X ˙
60 3 33 34 fvproj φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b H x y = F x F y
61 41 60 42 3eqtr4d φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b H x y = c
62 fveqeq2 z = x y H z = c H x y = c
63 62 rspcev x y X × X ˙ H x y = c z X × X ˙ H z = c
64 59 61 63 syl2anc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b z X × X ˙ H z = c
65 fofun F : X onto Y Fun F
66 5 65 syl φ Fun F
67 66 ad4antr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b Fun F
68 67 ad2antrr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a Fun F
69 simp-4r φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a b Y
70 foima F : X onto Y F X = Y
71 5 70 syl φ F X = Y
72 71 ad4antr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b F X = Y
73 72 ad2antrr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a F X = Y
74 69 73 eleqtrrd φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a b F X
75 fvelima Fun F b F X y X F y = b
76 68 74 75 syl2anc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a y X F y = b
77 64 76 r19.29a φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a z X × X ˙ H z = c
78 simpllr φ c Y × Y I a Y b Y c = a b a Y
79 78 72 eleqtrrd φ c Y × Y I a Y b Y c = a b a F X
80 fvelima Fun F a F X x X F x = a
81 67 79 80 syl2anc φ c Y × Y I a Y b Y c = a b x X F x = a
82 77 81 r19.29a φ c Y × Y I a Y b Y c = a b z X × X ˙ H z = c
83 simpr φ c Y × Y I c Y × Y I
84 83 eldifad φ c Y × Y I c Y × Y
85 elxp2 c Y × Y a Y b Y c = a b
86 84 85 sylib φ c Y × Y I a Y b Y c = a b
87 82 86 r19.29vva φ c Y × Y I z X × X ˙ H z = c
88 simpr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y z = x y
89 88 fveq2d φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y H z = H x y
90 simp-4r φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y H z = c
91 simpllr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y x X
92 simplr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y y X
93 3 91 92 fvproj φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y H x y = F x F y
94 89 90 93 3eqtr3d φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y c = F x F y
95 fof F : X onto Y F : X Y
96 5 95 syl φ F : X Y
97 96 ad5antr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F : X Y
98 97 91 ffvelrnd φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F x Y
99 97 92 ffvelrnd φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F y Y
100 opelxp F x F y Y × Y F x Y F y Y
101 98 99 100 sylanbrc φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F x F y Y × Y
102 simp-5r φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y z X × X ˙
103 88 102 eqeltrrd φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y x y X × X ˙
104 58 simprbi x y X × X ˙ ¬ x ˙ y
105 103 104 syl φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y ¬ x ˙ y
106 11 ad5antr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F Fn X
107 106 91 92 52 syl3anc φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y x ˙ y F x = F y
108 107 necon3bbid φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y ¬ x ˙ y F x F y
109 105 108 mpbid φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F x F y
110 101 109 48 sylanbrc φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y F x F y Y × Y I
111 94 110 eqeltrd φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y c Y × Y I
112 eldifi z X × X ˙ z X × X
113 112 adantl φ z X × X ˙ z X × X
114 elxp2 z X × X x X y X z = x y
115 113 114 sylib φ z X × X ˙ x X y X z = x y
116 115 adantr φ z X × X ˙ H z = c x X y X z = x y
117 111 116 r19.29vva φ z X × X ˙ H z = c c Y × Y I
118 117 r19.29an φ z X × X ˙ H z = c c Y × Y I
119 87 118 impbida φ c Y × Y I z X × X ˙ H z = c
120 32 119 bitr4id φ c H X × X ˙ c Y × Y I
121 120 eqrdv φ H X × X ˙ = Y × Y I
122 ssv Y V
123 xpss2 Y V Y × Y Y × V
124 difres Y × Y Y × V Y × Y I Y = Y × Y I
125 122 123 124 mp2b Y × Y I Y = Y × Y I
126 121 125 eqtr4di φ H X × X ˙ = Y × Y I Y
127 1 toptopon J Top J TopOn X
128 9 127 sylib φ J TopOn X
129 qtoptopon J TopOn X F : X onto Y J qTop F TopOn Y
130 128 5 129 syl2anc φ J qTop F TopOn Y
131 6 ralrimiva φ x J F x J qTop F
132 imaeq2 x = y F x = F y
133 132 eleq1d x = y F x J qTop F F y J qTop F
134 133 cbvralvw x J F x J qTop F y J F y J qTop F
135 131 134 sylib φ y J F y J qTop F
136 135 r19.21bi φ y J F y J qTop F
137 1 1 txuni J Top J Top X × X = J × t J
138 9 9 137 syl2anc φ X × X = J × t J
139 138 difeq1d φ X × X ˙ = J × t J ˙
140 txtop J Top J Top J × t J Top
141 9 9 140 syl2anc φ J × t J Top
142 fcoinver F Fn X F -1 F Er X
143 11 142 syl φ F -1 F Er X
144 ereq1 ˙ = F -1 F ˙ Er X F -1 F Er X
145 2 144 ax-mp ˙ Er X F -1 F Er X
146 143 145 sylibr φ ˙ Er X
147 erssxp ˙ Er X ˙ X × X
148 146 147 syl φ ˙ X × X
149 148 138 sseqtrd φ ˙ J × t J
150 eqid J × t J = J × t J
151 150 iscld2 J × t J Top ˙ J × t J ˙ Clsd J × t J J × t J ˙ J × t J
152 141 149 151 syl2anc φ ˙ Clsd J × t J J × t J ˙ J × t J
153 7 152 mpbid φ J × t J ˙ J × t J
154 139 153 eqeltrd φ X × X ˙ J × t J
155 96 96 128 128 130 130 6 136 154 3 txomap φ H X × X ˙ J qTop F × t J qTop F
156 126 155 eqeltrrd φ Y × Y I Y J qTop F × t J qTop F
157 27 156 eqeltrd φ J qTop F × t J qTop F I J qTop F J qTop F × t J qTop F
158 eqid J qTop F × t J qTop F = J qTop F × t J qTop F
159 158 iscld2 J qTop F × t J qTop F Top I J qTop F J qTop F × t J qTop F I J qTop F Clsd J qTop F × t J qTop F J qTop F × t J qTop F I J qTop F J qTop F × t J qTop F
160 159 biimpar J qTop F × t J qTop F Top I J qTop F J qTop F × t J qTop F J qTop F × t J qTop F I J qTop F J qTop F × t J qTop F I J qTop F Clsd J qTop F × t J qTop F
161 15 20 157 160 syl21anc φ I J qTop F Clsd J qTop F × t J qTop F
162 17 hausdiag J qTop F Haus J qTop F Top I J qTop F Clsd J qTop F × t J qTop F
163 13 161 162 sylanbrc φ J qTop F Haus