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Theorem phtpycc

Description: Concatenate two path homotopies. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 7-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses phtpycc.1 𝑀 = ( 𝑥 ∈ ( 0 [,] 1 ) , 𝑦 ∈ ( 0 [,] 1 ) ↦ if ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) , ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) ) )
phtpycc.3 ( 𝜑𝐹 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
phtpycc.4 ( 𝜑𝐺 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
phtpycc.5 ( 𝜑𝐻 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
phtpycc.6 ( 𝜑𝐾 ∈ ( 𝐹 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐺 ) )
phtpycc.7 ( 𝜑𝐿 ∈ ( 𝐺 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐻 ) )
Assertion phtpycc ( 𝜑𝑀 ∈ ( 𝐹 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐻 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 phtpycc.1 𝑀 = ( 𝑥 ∈ ( 0 [,] 1 ) , 𝑦 ∈ ( 0 [,] 1 ) ↦ if ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) , ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) ) )
2 phtpycc.3 ( 𝜑𝐹 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
3 phtpycc.4 ( 𝜑𝐺 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
4 phtpycc.5 ( 𝜑𝐻 ∈ ( II Cn 𝐽 ) )
5 phtpycc.6 ( 𝜑𝐾 ∈ ( 𝐹 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐺 ) )
6 phtpycc.7 ( 𝜑𝐿 ∈ ( 𝐺 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐻 ) )
7 iitopon II ∈ ( TopOn ‘ ( 0 [,] 1 ) )
8 7 a1i ( 𝜑 → II ∈ ( TopOn ‘ ( 0 [,] 1 ) ) )
9 2 3 phtpyhtpy ( 𝜑 → ( 𝐹 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐺 ) ⊆ ( 𝐹 ( II Htpy 𝐽 ) 𝐺 ) )
10 9 5 sseldd ( 𝜑𝐾 ∈ ( 𝐹 ( II Htpy 𝐽 ) 𝐺 ) )
11 3 4 phtpyhtpy ( 𝜑 → ( 𝐺 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐻 ) ⊆ ( 𝐺 ( II Htpy 𝐽 ) 𝐻 ) )
12 11 6 sseldd ( 𝜑𝐿 ∈ ( 𝐺 ( II Htpy 𝐽 ) 𝐻 ) )
13 1 8 2 3 4 10 12 htpycc ( 𝜑𝑀 ∈ ( 𝐹 ( II Htpy 𝐽 ) 𝐻 ) )
14 0elunit 0 ∈ ( 0 [,] 1 )
15 simpr ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) )
16 simpr ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → 𝑦 = 𝑠 )
17 16 breq1d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) ↔ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) )
18 simpl ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → 𝑥 = 0 )
19 16 oveq2d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 2 · 𝑦 ) = ( 2 · 𝑠 ) )
20 18 19 oveq12d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) = ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) )
21 19 oveq1d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) = ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) )
22 18 21 oveq12d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) = ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) )
23 17 20 22 ifbieq12d ( ( 𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → if ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) , ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
24 ovex ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) ∈ V
25 ovex ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ∈ V
26 24 25 ifex if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) ∈ V
27 23 1 26 ovmpoa ( ( 0 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 0 𝑀 𝑠 ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
28 14 15 27 sylancr ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 0 𝑀 𝑠 ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
29 simpll ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → 𝜑 )
30 elii1 ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] ( 1 / 2 ) ) ↔ ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) )
31 iihalf1 ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] ( 1 / 2 ) ) → ( 2 · 𝑠 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
32 30 31 sylbir ( ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 2 · 𝑠 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
33 32 adantll ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 2 · 𝑠 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
34 2 3 5 phtpyi ( ( 𝜑 ∧ ( 2 · 𝑠 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) ∧ ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) ) )
35 29 33 34 syl2anc ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) ∧ ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) ) )
36 35 simpld ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) )
37 simpll ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → 𝜑 )
38 elii2 ( ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → 𝑠 ∈ ( ( 1 / 2 ) [,] 1 ) )
39 iihalf2 ( 𝑠 ∈ ( ( 1 / 2 ) [,] 1 ) → ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
40 38 39 syl ( ( 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
41 40 adantll ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) )
42 3 4 6 phtpyi ( ( 𝜑 ∧ ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) ∧ ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) ) )
43 37 41 42 syl2anc ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) ∧ ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) ) )
44 43 simpld ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) )
45 2 3 5 phtpy01 ( 𝜑 → ( ( 𝐹 ‘ 0 ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) ∧ ( 𝐹 ‘ 1 ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) ) )
46 45 ad2antrr ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( ( 𝐹 ‘ 0 ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) ∧ ( 𝐹 ‘ 1 ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) ) )
47 46 simpld ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 𝐹 ‘ 0 ) = ( 𝐺 ‘ 0 ) )
48 44 47 eqtr4d ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) )
49 36 48 ifeqda ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 0 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 0 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) )
50 28 49 eqtrd ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 0 𝑀 𝑠 ) = ( 𝐹 ‘ 0 ) )
51 1elunit 1 ∈ ( 0 [,] 1 )
52 simpr ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → 𝑦 = 𝑠 )
53 52 breq1d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) ↔ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) )
54 simpl ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → 𝑥 = 1 )
55 52 oveq2d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 2 · 𝑦 ) = ( 2 · 𝑠 ) )
56 54 55 oveq12d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) = ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) )
57 55 oveq1d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) = ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) )
58 54 57 oveq12d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) = ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) )
59 53 56 58 ifbieq12d ( ( 𝑥 = 1 ∧ 𝑦 = 𝑠 ) → if ( 𝑦 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 𝑥 𝐾 ( 2 · 𝑦 ) ) , ( 𝑥 𝐿 ( ( 2 · 𝑦 ) − 1 ) ) ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
60 ovex ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) ∈ V
61 ovex ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ∈ V
62 60 61 ifex if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) ∈ V
63 59 1 62 ovmpoa ( ( 1 ∈ ( 0 [,] 1 ) ∧ 𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 1 𝑀 𝑠 ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
64 51 15 63 sylancr ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 1 𝑀 𝑠 ) = if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) )
65 35 simprd ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) )
66 43 simprd ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) )
67 46 simprd ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 𝐹 ‘ 1 ) = ( 𝐺 ‘ 1 ) )
68 66 67 eqtr4d ( ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) ∧ ¬ 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) ) → ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) )
69 65 68 ifeqda ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → if ( 𝑠 ≤ ( 1 / 2 ) , ( 1 𝐾 ( 2 · 𝑠 ) ) , ( 1 𝐿 ( ( 2 · 𝑠 ) − 1 ) ) ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) )
70 64 69 eqtrd ( ( 𝜑𝑠 ∈ ( 0 [,] 1 ) ) → ( 1 𝑀 𝑠 ) = ( 𝐹 ‘ 1 ) )
71 2 4 13 50 70 isphtpyd ( 𝜑𝑀 ∈ ( 𝐹 ( PHtpy ‘ 𝐽 ) 𝐻 ) )