Metamath Proof Explorer


Theorem imastset

Description: The topology of an image structure. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses imasbas.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( ๐น โ€œs ๐‘… ) )
imasbas.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
imasbas.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‰ โ€“ontoโ†’ ๐ต )
imasbas.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ๐‘ )
imastset.j โŠข ๐ฝ = ( TopOpen โ€˜ ๐‘… )
imastset.o โŠข ๐‘‚ = ( TopSet โ€˜ ๐‘ˆ )
Assertion imastset ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‚ = ( ๐ฝ qTop ๐น ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasbas.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( ๐น โ€œs ๐‘… ) )
2 imasbas.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
3 imasbas.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‰ โ€“ontoโ†’ ๐ต )
4 imasbas.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ๐‘ )
5 imastset.j โŠข ๐ฝ = ( TopOpen โ€˜ ๐‘… )
6 imastset.o โŠข ๐‘‚ = ( TopSet โ€˜ ๐‘ˆ )
7 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘… ) = ( +g โ€˜ ๐‘… )
8 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
9 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘… )
10 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) )
11 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘… ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘… )
12 eqid โŠข ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… )
13 eqid โŠข ( dist โ€˜ ๐‘… ) = ( dist โ€˜ ๐‘… )
14 eqid โŠข ( le โ€˜ ๐‘… ) = ( le โ€˜ ๐‘… )
15 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
16 1 2 3 4 7 15 imasplusg โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) = โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) ) โŸฉ } )
17 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( .r โ€˜ ๐‘ˆ )
18 1 2 3 4 8 17 imasmulr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) = โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) ) โŸฉ } )
19 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
20 1 2 3 4 9 10 11 19 imasvsca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) = โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) ) , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) ) ) )
21 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } = โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } )
22 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( ๐ฝ qTop ๐น ) )
23 eqid โŠข ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( dist โ€˜ ๐‘ˆ )
24 1 2 3 4 13 23 imasds โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต , ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โ†ฆ inf ( โˆช ๐‘ข โˆˆ โ„• ran ( ๐‘ง โˆˆ { ๐‘ค โˆˆ ( ( ๐‘‰ ร— ๐‘‰ ) โ†‘m ( 1 ... ๐‘ข ) ) โˆฃ ( ( ๐น โ€˜ ( 1st โ€˜ ( ๐‘ค โ€˜ 1 ) ) ) = ๐‘ฅ โˆง ( ๐น โ€˜ ( 2nd โ€˜ ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ข ) ) ) = ๐‘ฆ โˆง โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( 1 ... ( ๐‘ข โˆ’ 1 ) ) ( ๐น โ€˜ ( 2nd โ€˜ ( ๐‘ค โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) = ( ๐น โ€˜ ( 1st โ€˜ ( ๐‘ค โ€˜ ( ๐‘ฃ + 1 ) ) ) ) ) } โ†ฆ ( โ„*๐‘  ฮฃg ( ( dist โ€˜ ๐‘… ) โˆ˜ ๐‘ง ) ) ) , โ„* , < ) ) )
25 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) = ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) )
26 1 2 7 8 9 10 11 12 5 13 14 16 18 20 21 22 24 25 3 4 imasval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) )
27 26 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( TopSet โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( TopSet โ€˜ ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) ) )
28 ovex โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) โˆˆ V
29 eqid โŠข ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) = ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } )
30 29 imasvalstr โŠข ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) Struct โŸจ 1 , 1 2 โŸฉ
31 tsetid โŠข TopSet = Slot ( TopSet โ€˜ ndx )
32 snsstp1 โŠข { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ } โŠ† { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ }
33 ssun2 โŠข { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โŠ† ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } )
34 32 33 sstri โŠข { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ } โŠ† ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } )
35 30 31 34 strfv โŠข ( ( ๐ฝ qTop ๐น ) โˆˆ V โ†’ ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopSet โ€˜ ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) ) )
36 28 35 ax-mp โŠข ( ๐ฝ qTop ๐น ) = ( TopSet โ€˜ ( ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐ต โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( .r โ€˜ ndx ) , ( .r โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( Scalar โ€˜ ๐‘… ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ , โŸจ ( ยท๐‘– โ€˜ ndx ) , โˆช ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ { โŸจ โŸจ ( ๐น โ€˜ ๐‘ ) , ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โŸฉ , ( ๐‘ ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ž ) โŸฉ } โŸฉ } ) โˆช { โŸจ ( TopSet โ€˜ ndx ) , ( ๐ฝ qTop ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( le โ€˜ ndx ) , ( ( ๐น โˆ˜ ( le โ€˜ ๐‘… ) ) โˆ˜ โ—ก ๐น ) โŸฉ , โŸจ ( dist โ€˜ ndx ) , ( dist โ€˜ ๐‘ˆ ) โŸฉ } ) )
37 27 6 36 3eqtr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‚ = ( ๐ฝ qTop ๐น ) )