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Theorem txomap

Description: Given two open maps F and G , H mapping pairs of sets, is also an open map for the product topology. (Contributed by Thierry Arnoux, 29-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses txomap.f ⊢ φ → F : X ⟶ Z
txomap.g ⊢ φ → G : Y ⟶ T
txomap.j ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
txomap.k ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ Y
txomap.l ⊢ φ → L ∈ TopOn ⁡ Z
txomap.m ⊢ φ → M ∈ TopOn ⁡ T
txomap.1 ⊢ φ ∧ x ∈ J → F x ∈ L
txomap.2 ⊢ φ ∧ y ∈ K → G y ∈ M
txomap.a ⊢ φ → A ∈ J × t K
txomap.h ⊢ H = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ F ⁡ x G ⁡ y
Assertion txomap ⊢ φ → H A ∈ L × t M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 txomap.f ⊢ φ → F : X ⟶ Z
2 txomap.g ⊢ φ → G : Y ⟶ T
3 txomap.j ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
4 txomap.k ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ Y
5 txomap.l ⊢ φ → L ∈ TopOn ⁡ Z
6 txomap.m ⊢ φ → M ∈ TopOn ⁡ T
7 txomap.1 ⊢ φ ∧ x ∈ J → F x ∈ L
8 txomap.2 ⊢ φ ∧ y ∈ K → G y ∈ M
9 txomap.a ⊢ φ → A ∈ J × t K
10 txomap.h ⊢ H = x ∈ X , y ∈ Y ⟼ F ⁡ x G ⁡ y
11 simp-6l ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → φ
12 simpllr ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → x ∈ J
13 11 12 7 syl2anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → F x ∈ L
14 simplr ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → y ∈ K
15 11 14 8 syl2anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → G y ∈ M
16 opex ⊢ F ⁡ x G ⁡ y ∈ V
17 10 16 fnmpoi ⊢ H Fn X × Y
18 3 ad6antr ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → J ∈ TopOn ⁡ X
19 toponss ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ x ∈ J → x ⊆ X
20 18 12 19 syl2anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → x ⊆ X
21 4 ad6antr ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → K ∈ TopOn ⁡ Y
22 toponss ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ y ∈ K → y ⊆ Y
23 21 14 22 syl2anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → y ⊆ Y
24 xpss12 ⊢ x ⊆ X ∧ y ⊆ Y → x × y ⊆ X × Y
25 20 23 24 syl2anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → x × y ⊆ X × Y
26 simprl ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → z ∈ x × y
27 fnfvima ⊢ H Fn X × Y ∧ x × y ⊆ X × Y ∧ z ∈ x × y → H ⁡ z ∈ H x × y
28 17 25 26 27 mp3an2i ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → H ⁡ z ∈ H x × y
29 simp-4r ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → H ⁡ z = c
30 ffn ⊢ F : X ⟶ Z → F Fn X
31 11 1 30 3syl ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → F Fn X
32 ffn ⊢ G : Y ⟶ T → G Fn Y
33 11 2 32 3syl ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → G Fn Y
34 10 31 33 20 23 fimaproj ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → H x × y = F x × G y
35 28 29 34 3eltr3d ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → c ∈ F x × G y
36 imass2 ⊢ x × y ⊆ A → H x × y ⊆ H A
37 36 ad2antll ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → H x × y ⊆ H A
38 34 37 eqsstrrd ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → F x × G y ⊆ H A
39 xpeq1 ⊢ a = F x → a × b = F x × b
40 39 eleq2d ⊢ a = F x → c ∈ a × b ↔ c ∈ F x × b
41 39 sseq1d ⊢ a = F x → a × b ⊆ H A ↔ F x × b ⊆ H A
42 40 41 anbi12d ⊢ a = F x → c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A ↔ c ∈ F x × b ∧ F x × b ⊆ H A
43 xpeq2 ⊢ b = G y → F x × b = F x × G y
44 43 eleq2d ⊢ b = G y → c ∈ F x × b ↔ c ∈ F x × G y
45 43 sseq1d ⊢ b = G y → F x × b ⊆ H A ↔ F x × G y ⊆ H A
46 44 45 anbi12d ⊢ b = G y → c ∈ F x × b ∧ F x × b ⊆ H A ↔ c ∈ F x × G y ∧ F x × G y ⊆ H A
47 42 46 rspc2ev ⊢ F x ∈ L ∧ G y ∈ M ∧ c ∈ F x × G y ∧ F x × G y ⊆ H A → ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
48 13 15 35 38 47 syl112anc ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c ∧ x ∈ J ∧ y ∈ K ∧ z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A → ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
49 eltx ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → A ∈ J × t K ↔ ∀ z ∈ A ∃ x ∈ J ∃ y ∈ K z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A
50 3 4 49 syl2anc ⊢ φ → A ∈ J × t K ↔ ∀ z ∈ A ∃ x ∈ J ∃ y ∈ K z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A
51 9 50 mpbid ⊢ φ → ∀ z ∈ A ∃ x ∈ J ∃ y ∈ K z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A
52 51 r19.21bi ⊢ φ ∧ z ∈ A → ∃ x ∈ J ∃ y ∈ K z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A
53 52 ad4ant13 ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c → ∃ x ∈ J ∃ y ∈ K z ∈ x × y ∧ x × y ⊆ A
54 48 53 r19.29vva ⊢ φ ∧ c ∈ H A ∧ z ∈ A ∧ H ⁡ z = c → ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
55 10 mpofun ⊢ Fun ⁡ H
56 fvelima ⊢ Fun ⁡ H ∧ c ∈ H A → ∃ z ∈ A H ⁡ z = c
57 55 56 mpan ⊢ c ∈ H A → ∃ z ∈ A H ⁡ z = c
58 57 adantl ⊢ φ ∧ c ∈ H A → ∃ z ∈ A H ⁡ z = c
59 54 58 r19.29a ⊢ φ ∧ c ∈ H A → ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
60 59 ralrimiva ⊢ φ → ∀ c ∈ H A ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
61 eltx ⊢ L ∈ TopOn ⁡ Z ∧ M ∈ TopOn ⁡ T → H A ∈ L × t M ↔ ∀ c ∈ H A ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
62 5 6 61 syl2anc ⊢ φ → H A ∈ L × t M ↔ ∀ c ∈ H A ∃ a ∈ L ∃ b ∈ M c ∈ a × b ∧ a × b ⊆ H A
63 60 62 mpbird ⊢ φ → H A ∈ L × t M