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Theorem xkoccn

Description: The "constant function" function which maps x e. Y to the constant function z e. X |-> x is a continuous function from X into the space of continuous functions from Y to X . This can also be understood as the currying of the first projection function. (The currying of the second projection function is x e. Y |-> ( z e. X |-> z ) , which we already know is continuous because it is a constant function.) (Contributed by Mario Carneiro, 19-Mar-2015)

Ref Expression
Assertion xkoccn ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → x ∈ Y ⟼ X × x ∈ S Cn S ^ ko R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnconst2 ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ Y → X × x ∈ R Cn S
2 1 3expa ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ Y → X × x ∈ R Cn S
3 2 fmpttd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → x ∈ Y ⟼ X × x : Y ⟶ R Cn S
4 eqid ⊢ ⋃ R = ⋃ R
5 eqid ⊢ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp = z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp
6 eqid ⊢ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v = k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
7 4 5 6 xkobval ⊢ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v = y | ∃ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∃ v ∈ S R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
8 7 eqabri ⊢ y ∈ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ↔ ∃ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∃ v ∈ S R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
9 2 ad5ant15 ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ ∧ x ∈ Y → X × x ∈ R Cn S
10 simplr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ ∧ x ∈ Y → k = ∅
11 10 imaeq2d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k = X × x ∅
12 ima0 ⊢ X × x ∅ = ∅
13 0ss ⊢ ∅ ⊆ v
14 12 13 eqsstri ⊢ X × x ∅ ⊆ v
15 11 14 eqsstrdi ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k ⊆ v
16 imaeq1 ⊢ f = X × x → f k = X × x k
17 16 sseq1d ⊢ f = X × x → f k ⊆ v ↔ X × x k ⊆ v
18 17 elrab ⊢ X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ↔ X × x ∈ R Cn S ∧ X × x k ⊆ v
19 9 15 18 sylanbrc ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ ∧ x ∈ Y → X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
20 19 ralrimiva ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ → ∀ x ∈ Y X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
21 rabid2 ⊢ Y = x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ↔ ∀ x ∈ Y X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
22 20 21 sylibr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ → Y = x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
23 simpllr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → S ∈ TopOn ⁡ Y
24 toponmax ⊢ S ∈ TopOn ⁡ Y → Y ∈ S
25 23 24 syl ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → Y ∈ S
26 25 adantr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ → Y ∈ S
27 22 26 eqeltrrd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k = ∅ → x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ S
28 ifnefalse ⊢ k ≠ ∅ → if k = ∅ Y v = v
29 28 ad2antlr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → if k = ∅ Y v = v
30 29 eleq2d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → x ∈ if k = ∅ Y v ↔ x ∈ v
31 vex ⊢ x ∈ V
32 31 snss ⊢ x ∈ v ↔ x ⊆ v
33 30 32 bitrdi ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → x ∈ if k = ∅ Y v ↔ x ⊆ v
34 df-ima ⊢ X × x k = ran ⁡ X × x ↾ k
35 simplrl ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → k ∈ 𝒫 ⋃ R
36 35 ad2antrr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → k ∈ 𝒫 ⋃ R
37 36 elpwid ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → k ⊆ ⋃ R
38 toponuni ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ R
39 38 ad5antr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X = ⋃ R
40 37 39 sseqtrrd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → k ⊆ X
41 xpssres ⊢ k ⊆ X → X × x ↾ k = k × x
42 40 41 syl ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x ↾ k = k × x
43 42 rneqd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → ran ⁡ X × x ↾ k = ran ⁡ k × x
44 34 43 eqtrid ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k = ran ⁡ k × x
45 rnxp ⊢ k ≠ ∅ → ran ⁡ k × x = x
46 45 ad2antlr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → ran ⁡ k × x = x
47 44 46 eqtrd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k = x
48 47 sseq1d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k ⊆ v ↔ x ⊆ v
49 2 ad5ant15 ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x ∈ R Cn S
50 49 biantrurd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → X × x k ⊆ v ↔ X × x ∈ R Cn S ∧ X × x k ⊆ v
51 33 48 50 3bitr2d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → x ∈ if k = ∅ Y v ↔ X × x ∈ R Cn S ∧ X × x k ⊆ v
52 30 51 bitr3d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → x ∈ v ↔ X × x ∈ R Cn S ∧ X × x k ⊆ v
53 52 18 bitr4di ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ ∧ x ∈ Y → x ∈ v ↔ X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
54 53 rabbi2dva ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → Y ∩ v = x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
55 simplrr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → v ∈ S
56 toponss ⊢ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ v ∈ S → v ⊆ Y
57 23 55 56 syl2anc ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → v ⊆ Y
58 57 adantr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → v ⊆ Y
59 sseqin2 ⊢ v ⊆ Y ↔ Y ∩ v = v
60 58 59 sylib ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → Y ∩ v = v
61 54 60 eqtr3d ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v = v
62 55 adantr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → v ∈ S
63 61 62 eqeltrd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ k ≠ ∅ → x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ S
64 27 63 pm2.61dane ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ S
65 imaeq2 ⊢ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y = x ∈ Y ⟼ X × x -1 f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
66 eqid ⊢ x ∈ Y ⟼ X × x = x ∈ Y ⟼ X × x
67 66 mptpreima ⊢ x ∈ Y ⟼ X × x -1 f ∈ R Cn S | f k ⊆ v = x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
68 65 67 eqtrdi ⊢ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y = x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
69 68 eleq1d ⊢ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S ↔ x ∈ Y | X × x ∈ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ S
70 64 69 syl5ibrcom ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S ∧ R ↾ 𝑡 k ∈ Comp → y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
71 70 expimpd ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y ∧ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∧ v ∈ S → R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
72 71 rexlimdvva ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → ∃ k ∈ 𝒫 ⋃ R ∃ v ∈ S R ↾ 𝑡 k ∈ Comp ∧ y = f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
73 8 72 biimtrid ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → y ∈ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v → x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
74 73 ralrimiv ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → ∀ y ∈ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
75 simpr ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → S ∈ TopOn ⁡ Y
76 ovex ⊢ R Cn S ∈ V
77 76 pwex ⊢ 𝒫 R Cn S ∈ V
78 4 5 6 xkotf ⊢ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v : z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp × S ⟶ 𝒫 R Cn S
79 frn ⊢ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v : z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp × S ⟶ 𝒫 R Cn S → ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ⊆ 𝒫 R Cn S
80 78 79 ax-mp ⊢ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ⊆ 𝒫 R Cn S
81 77 80 ssexi ⊢ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ V
82 81 a1i ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v ∈ V
83 topontop ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X → R ∈ Top
84 topontop ⊢ S ∈ TopOn ⁡ Y → S ∈ Top
85 4 5 6 xkoval ⊢ R ∈ Top ∧ S ∈ Top → S ^ ko R = topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
86 83 84 85 syl2an ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → S ^ ko R = topGen ⁡ fi ⁡ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v
87 eqid ⊢ S ^ ko R = S ^ ko R
88 87 xkotopon ⊢ R ∈ Top ∧ S ∈ Top → S ^ ko R ∈ TopOn ⁡ R Cn S
89 83 84 88 syl2an ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → S ^ ko R ∈ TopOn ⁡ R Cn S
90 75 82 86 89 subbascn ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → x ∈ Y ⟼ X × x ∈ S Cn S ^ ko R ↔ x ∈ Y ⟼ X × x : Y ⟶ R Cn S ∧ ∀ y ∈ ran ⁡ k ∈ z ∈ 𝒫 ⋃ R | R ↾ 𝑡 z ∈ Comp , v ∈ S ⟼ f ∈ R Cn S | f k ⊆ v x ∈ Y ⟼ X × x -1 y ∈ S
91 3 74 90 mpbir2and ⊢ R ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ TopOn ⁡ Y → x ∈ Y ⟼ X × x ∈ S Cn S ^ ko R