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Theorem qtophmeo

Description: If two functions on a base topology J make the same identifications in order to create quotient spaces J qTop F and J qTop G , then not only are J qTop F and J qTop G homeomorphic, but there is a unique homeomorphism that makes the diagram commute. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Mar-2015) (Proof shortened by Mario Carneiro, 23-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses qtophmeo.2 φJTopOnX
qtophmeo.3 φF:XontoY
qtophmeo.4 φG:XontoY
qtophmeo.5 φxXyXFx=FyGx=Gy
Assertion qtophmeo φ∃!fJqTopFHomeoJqTopGG=fF

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qtophmeo.2 φJTopOnX
2 qtophmeo.3 φF:XontoY
3 qtophmeo.4 φG:XontoY
4 qtophmeo.5 φxXyXFx=FyGx=Gy
5 fofn G:XontoYGFnX
6 3 5 syl φGFnX
7 qtopid JTopOnXGFnXGJCnJqTopG
8 1 6 7 syl2anc φGJCnJqTopG
9 df-3an xXyXFx=FyxXyXFx=Fy
10 4 biimpd φxXyXFx=FyGx=Gy
11 10 impr φxXyXFx=FyGx=Gy
12 9 11 sylan2b φxXyXFx=FyGx=Gy
13 1 2 8 12 qtopeu φ∃!fJqTopFCnJqTopGG=fF
14 reurex ∃!fJqTopFCnJqTopGG=fFfJqTopFCnJqTopGG=fF
15 13 14 syl φfJqTopFCnJqTopGG=fF
16 simprl φfJqTopFCnJqTopGG=fFfJqTopFCnJqTopG
17 fofn F:XontoYFFnX
18 2 17 syl φFFnX
19 qtopid JTopOnXFFnXFJCnJqTopF
20 1 18 19 syl2anc φFJCnJqTopF
21 df-3an xXyXGx=GyxXyXGx=Gy
22 4 biimprd φxXyXGx=GyFx=Fy
23 22 impr φxXyXGx=GyFx=Fy
24 21 23 sylan2b φxXyXGx=GyFx=Fy
25 1 3 20 24 qtopeu φ∃!gJqTopGCnJqTopFF=gG
26 25 adantr φfJqTopFCnJqTopGG=fF∃!gJqTopGCnJqTopFF=gG
27 reurex ∃!gJqTopGCnJqTopFF=gGgJqTopGCnJqTopFF=gG
28 26 27 syl φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gG
29 qtoptopon JTopOnXF:XontoYJqTopFTopOnY
30 1 2 29 syl2anc φJqTopFTopOnY
31 30 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGJqTopFTopOnY
32 qtoptopon JTopOnXG:XontoYJqTopGTopOnY
33 1 3 32 syl2anc φJqTopGTopOnY
34 33 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGJqTopGTopOnY
35 simplrl φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGfJqTopFCnJqTopG
36 cnf2 JqTopFTopOnYJqTopGTopOnYfJqTopFCnJqTopGf:YY
37 31 34 35 36 syl3anc φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGf:YY
38 simprl φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGgJqTopGCnJqTopF
39 cnf2 JqTopGTopOnYJqTopFTopOnYgJqTopGCnJqTopFg:YY
40 34 31 38 39 syl3anc φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGg:YY
41 coeq1 h=gfhF=gfF
42 41 eqeq2d h=gfF=hFF=gfF
43 coeq1 h=IYhF=IYF
44 43 eqeq2d h=IYF=hFF=IYF
45 simpr3 φxXyXFx=FyFx=Fy
46 1 2 20 45 qtopeu φ∃!hJqTopFCnJqTopFF=hF
47 46 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gG∃!hJqTopFCnJqTopFF=hF
48 cnco fJqTopFCnJqTopGgJqTopGCnJqTopFgfJqTopFCnJqTopF
49 35 38 48 syl2anc φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGgfJqTopFCnJqTopF
50 idcn JqTopFTopOnYIYJqTopFCnJqTopF
51 30 50 syl φIYJqTopFCnJqTopF
52 51 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGIYJqTopFCnJqTopF
53 simprr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGF=gG
54 simplrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGG=fF
55 54 coeq2d φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGgG=gfF
56 53 55 eqtrd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGF=gfF
57 coass gfF=gfF
58 56 57 eqtr4di φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGF=gfF
59 fof F:XontoYF:XY
60 2 59 syl φF:XY
61 60 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGF:XY
62 fcoi2 F:XYIYF=F
63 61 62 syl φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGIYF=F
64 63 eqcomd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGF=IYF
65 42 44 47 49 52 58 64 reu2eqd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGgf=IY
66 coeq1 h=fghG=fgG
67 66 eqeq2d h=fgG=hGG=fgG
68 coeq1 h=IYhG=IYG
69 68 eqeq2d h=IYG=hGG=IYG
70 simpr3 φxXyXGx=GyGx=Gy
71 1 3 8 70 qtopeu φ∃!hJqTopGCnJqTopGG=hG
72 71 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gG∃!hJqTopGCnJqTopGG=hG
73 cnco gJqTopGCnJqTopFfJqTopFCnJqTopGfgJqTopGCnJqTopG
74 38 35 73 syl2anc φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGfgJqTopGCnJqTopG
75 idcn JqTopGTopOnYIYJqTopGCnJqTopG
76 33 75 syl φIYJqTopGCnJqTopG
77 76 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGIYJqTopGCnJqTopG
78 53 coeq2d φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGfF=fgG
79 54 78 eqtrd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGG=fgG
80 coass fgG=fgG
81 79 80 eqtr4di φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGG=fgG
82 fof G:XontoYG:XY
83 3 82 syl φG:XY
84 83 ad2antrr φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGG:XY
85 fcoi2 G:XYIYG=G
86 84 85 syl φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGIYG=G
87 86 eqcomd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGG=IYG
88 67 69 72 74 77 81 87 reu2eqd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGfg=IY
89 37 40 65 88 2fcoidinvd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGf-1=g
90 89 38 eqeltrd φfJqTopFCnJqTopGG=fFgJqTopGCnJqTopFF=gGf-1JqTopGCnJqTopF
91 28 90 rexlimddv φfJqTopFCnJqTopGG=fFf-1JqTopGCnJqTopF
92 ishmeo fJqTopFHomeoJqTopGfJqTopFCnJqTopGf-1JqTopGCnJqTopF
93 16 91 92 sylanbrc φfJqTopFCnJqTopGG=fFfJqTopFHomeoJqTopG
94 simprr φfJqTopFCnJqTopGG=fFG=fF
95 15 93 94 reximssdv φfJqTopFHomeoJqTopGG=fF
96 eqtr2 G=fFG=gFfF=gF
97 2 adantr φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGF:XontoY
98 30 adantr φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGJqTopFTopOnY
99 33 adantr φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGJqTopGTopOnY
100 simprl φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGfJqTopFHomeoJqTopG
101 hmeof1o2 JqTopFTopOnYJqTopGTopOnYfJqTopFHomeoJqTopGf:Y1-1 ontoY
102 98 99 100 101 syl3anc φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGf:Y1-1 ontoY
103 f1ofn f:Y1-1 ontoYfFnY
104 102 103 syl φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGfFnY
105 simprr φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopG
106 hmeof1o2 JqTopFTopOnYJqTopGTopOnYgJqTopFHomeoJqTopGg:Y1-1 ontoY
107 98 99 105 106 syl3anc φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGg:Y1-1 ontoY
108 f1ofn g:Y1-1 ontoYgFnY
109 107 108 syl φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGgFnY
110 cocan2 F:XontoYfFnYgFnYfF=gFf=g
111 97 104 109 110 syl3anc φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGfF=gFf=g
112 96 111 imbitrid φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGG=fFG=gFf=g
113 112 ralrimivva φfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGG=fFG=gFf=g
114 coeq1 f=gfF=gF
115 114 eqeq2d f=gG=fFG=gF
116 115 reu4 ∃!fJqTopFHomeoJqTopGG=fFfJqTopFHomeoJqTopGG=fFfJqTopFHomeoJqTopGgJqTopFHomeoJqTopGG=fFG=gFf=g
117 95 113 116 sylanbrc φ∃!fJqTopFHomeoJqTopGG=fF