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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-1F
qtophaus.h H=xX,yXFxFy
qtophaus.1 φJHaus
qtophaus.2 φF:XontoY
qtophaus.3 φxJFxJqTopF
qtophaus.4 φ˙ClsdJ×tJ
Assertion qtophaus φJqTopFHaus

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qtophaus.x X=J
2 qtophaus.e ˙=F-1F
3 qtophaus.h H=xX,yXFxFy
4 qtophaus.1 φJHaus
5 qtophaus.2 φF:XontoY
6 qtophaus.3 φxJFxJqTopF
7 qtophaus.4 φ˙ClsdJ×tJ
8 haustop JHausJTop
9 4 8 syl φJTop
10 fofn F:XontoYFFnX
11 5 10 syl φFFnX
12 1 qtoptop JTopFFnXJqTopFTop
13 9 11 12 syl2anc φJqTopFTop
14 txtop JqTopFTopJqTopFTopJqTopF×tJqTopFTop
15 13 13 14 syl2anc φJqTopF×tJqTopFTop
16 idssxp IJqTopFJqTopF×JqTopF
17 eqid JqTopF=JqTopF
18 17 17 txuni JqTopFTopJqTopFTopJqTopF×JqTopF=JqTopF×tJqTopF
19 13 13 18 syl2anc φJqTopF×JqTopF=JqTopF×tJqTopF
20 16 19 sseqtrid φIJqTopFJqTopF×tJqTopF
21 1 qtopuni JTopF:XontoYY=JqTopF
22 9 5 21 syl2anc φY=JqTopF
23 22 sqxpeqd φY×Y=JqTopF×JqTopF
24 23 19 eqtr2d φJqTopF×tJqTopF=Y×Y
25 22 eqcomd φJqTopF=Y
26 25 reseq2d φIJqTopF=IY
27 24 26 difeq12d φJqTopF×tJqTopFIJqTopF=Y×YIY
28 opex FxFyV
29 3 28 fnmpoi HFnX×X
30 difss X×X˙X×X
31 fvelimab HFnX×XX×X˙X×XcHX×X˙zX×X˙Hz=c
32 29 30 31 mp2an cHX×X˙zX×X˙Hz=c
33 simp-4r φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bxX
34 simplr φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=byX
35 opelxpi xXyXxyX×X
36 33 34 35 syl2anc φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bxyX×X
37 df-br xX×XyxyX×X
38 36 37 sylibr φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bxX×Xy
39 simpllr φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFx=a
40 simpr φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFy=b
41 39 40 opeq12d φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFxFy=ab
42 simp-5r φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bc=ab
43 simp-8r φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bcY×YI
44 42 43 eqeltrrd φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=babY×YI
45 41 44 eqeltrd φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFxFyY×YI
46 relxp RelY×Y
47 opeldifid RelY×YFxFyY×YIFxFyY×YFxFy
48 46 47 ax-mp FxFyY×YIFxFyY×YFxFy
49 45 48 sylib φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFxFyY×YFxFy
50 49 simprd φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFxFy
51 11 ad8antr φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bFFnX
52 2 fcoinvbr FFnXxXyXx˙yFx=Fy
53 51 33 34 52 syl3anc φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bx˙yFx=Fy
54 53 necon3bbid φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=b¬x˙yFxFy
55 50 54 mpbird φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=b¬x˙y
56 df-br xX×X˙yxyX×X˙
57 brdif xX×X˙yxX×Xy¬x˙y
58 56 57 bitr3i xyX×X˙xX×Xy¬x˙y
59 38 55 58 sylanbrc φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bxyX×X˙
60 3 33 34 fvproj φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bHxy=FxFy
61 41 60 42 3eqtr4d φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bHxy=c
62 fveqeq2 z=xyHz=cHxy=c
63 62 rspcev xyX×X˙Hxy=czX×X˙Hz=c
64 59 61 63 syl2anc φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=bzX×X˙Hz=c
65 fofun F:XontoYFunF
66 5 65 syl φFunF
67 66 ad4antr φcY×YIaYbYc=abFunF
68 67 ad2antrr φcY×YIaYbYc=abxXFx=aFunF
69 simp-4r φcY×YIaYbYc=abxXFx=abY
70 foima F:XontoYFX=Y
71 5 70 syl φFX=Y
72 71 ad4antr φcY×YIaYbYc=abFX=Y
73 72 ad2antrr φcY×YIaYbYc=abxXFx=aFX=Y
74 69 73 eleqtrrd φcY×YIaYbYc=abxXFx=abFX
75 fvelima FunFbFXyXFy=b
76 68 74 75 syl2anc φcY×YIaYbYc=abxXFx=ayXFy=b
77 64 76 r19.29a φcY×YIaYbYc=abxXFx=azX×X˙Hz=c
78 simpllr φcY×YIaYbYc=abaY
79 78 72 eleqtrrd φcY×YIaYbYc=abaFX
80 fvelima FunFaFXxXFx=a
81 67 79 80 syl2anc φcY×YIaYbYc=abxXFx=a
82 77 81 r19.29a φcY×YIaYbYc=abzX×X˙Hz=c
83 simpr φcY×YIcY×YI
84 83 eldifad φcY×YIcY×Y
85 elxp2 cY×YaYbYc=ab
86 84 85 sylib φcY×YIaYbYc=ab
87 82 86 r19.29vva φcY×YIzX×X˙Hz=c
88 simpr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyz=xy
89 88 fveq2d φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyHz=Hxy
90 simp-4r φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyHz=c
91 simpllr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyxX
92 simplr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyyX
93 3 91 92 fvproj φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyHxy=FxFy
94 89 90 93 3eqtr3d φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyc=FxFy
95 fof F:XontoYF:XY
96 5 95 syl φF:XY
97 96 ad5antr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyF:XY
98 97 91 ffvelcdmd φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFxY
99 97 92 ffvelcdmd φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFyY
100 opelxp FxFyY×YFxYFyY
101 98 99 100 sylanbrc φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFxFyY×Y
102 simp-5r φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyzX×X˙
103 88 102 eqeltrrd φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyxyX×X˙
104 58 simprbi xyX×X˙¬x˙y
105 103 104 syl φzX×X˙Hz=cxXyXz=xy¬x˙y
106 11 ad5antr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFFnX
107 106 91 92 52 syl3anc φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyx˙yFx=Fy
108 107 necon3bbid φzX×X˙Hz=cxXyXz=xy¬x˙yFxFy
109 105 108 mpbid φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFxFy
110 101 109 48 sylanbrc φzX×X˙Hz=cxXyXz=xyFxFyY×YI
111 94 110 eqeltrd φzX×X˙Hz=cxXyXz=xycY×YI
112 eldifi zX×X˙zX×X
113 112 adantl φzX×X˙zX×X
114 elxp2 zX×XxXyXz=xy
115 113 114 sylib φzX×X˙xXyXz=xy
116 115 adantr φzX×X˙Hz=cxXyXz=xy
117 111 116 r19.29vva φzX×X˙Hz=ccY×YI
118 117 r19.29an φzX×X˙Hz=ccY×YI
119 87 118 impbida φcY×YIzX×X˙Hz=c
120 32 119 bitr4id φcHX×X˙cY×YI
121 120 eqrdv φHX×X˙=Y×YI
122 ssv YV
123 xpss2 YVY×YY×V
124 difres Y×YY×VY×YIY=Y×YI
125 122 123 124 mp2b Y×YIY=Y×YI
126 121 125 eqtr4di φHX×X˙=Y×YIY
127 1 toptopon JTopJTopOnX
128 9 127 sylib φJTopOnX
129 qtoptopon JTopOnXF:XontoYJqTopFTopOnY
130 128 5 129 syl2anc φJqTopFTopOnY
131 6 ralrimiva φxJFxJqTopF
132 imaeq2 x=yFx=Fy
133 132 eleq1d x=yFxJqTopFFyJqTopF
134 133 cbvralvw xJFxJqTopFyJFyJqTopF
135 131 134 sylib φyJFyJqTopF
136 135 r19.21bi φyJFyJqTopF
137 1 1 txuni JTopJTopX×X=J×tJ
138 9 9 137 syl2anc φX×X=J×tJ
139 138 difeq1d φX×X˙=J×tJ˙
140 txtop JTopJTopJ×tJTop
141 9 9 140 syl2anc φJ×tJTop
142 fcoinver FFnXF-1FErX
143 11 142 syl φF-1FErX
144 ereq1 ˙=F-1F˙ErXF-1FErX
145 2 144 ax-mp ˙ErXF-1FErX
146 143 145 sylibr φ˙ErX
147 erssxp ˙ErX˙X×X
148 146 147 syl φ˙X×X
149 148 138 sseqtrd φ˙J×tJ
150 eqid J×tJ=J×tJ
151 150 iscld2 J×tJTop˙J×tJ˙ClsdJ×tJJ×tJ˙J×tJ
152 141 149 151 syl2anc φ˙ClsdJ×tJJ×tJ˙J×tJ
153 7 152 mpbid φJ×tJ˙J×tJ
154 139 153 eqeltrd φX×X˙J×tJ
155 96 96 128 128 130 130 6 136 154 3 txomap φHX×X˙JqTopF×tJqTopF
156 126 155 eqeltrrd φY×YIYJqTopF×tJqTopF
157 27 156 eqeltrd φJqTopF×tJqTopFIJqTopFJqTopF×tJqTopF
158 eqid JqTopF×tJqTopF=JqTopF×tJqTopF
159 158 iscld2 JqTopF×tJqTopFTopIJqTopFJqTopF×tJqTopFIJqTopFClsdJqTopF×tJqTopFJqTopF×tJqTopFIJqTopFJqTopF×tJqTopF
160 159 biimpar JqTopF×tJqTopFTopIJqTopFJqTopF×tJqTopFJqTopF×tJqTopFIJqTopFJqTopF×tJqTopFIJqTopFClsdJqTopF×tJqTopF
161 15 20 157 160 syl21anc φIJqTopFClsdJqTopF×tJqTopF
162 17 hausdiag JqTopFHausJqTopFTopIJqTopFClsdJqTopF×tJqTopF
163 13 161 162 sylanbrc φJqTopFHaus