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Theorem pthaus

Description: The product of a collection of Hausdorff spaces is Hausdorff. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2015)

Ref Expression
Assertion pthaus ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) → ( ∏t𝐹 ) ∈ Haus )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 haustop ( 𝑥 ∈ Haus → 𝑥 ∈ Top )
2 1 ssriv Haus ⊆ Top
3 fss ( ( 𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ∧ Haus ⊆ Top ) → 𝐹 : 𝐴 ⟶ Top )
4 2 3 mpan2 ( 𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus → 𝐹 : 𝐴 ⟶ Top )
5 pttop ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Top ) → ( ∏t𝐹 ) ∈ Top )
6 4 5 sylan2 ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) → ( ∏t𝐹 ) ∈ Top )
7 simprl ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑥 ( ∏t𝐹 ) )
8 eqid ( ∏t𝐹 ) = ( ∏t𝐹 )
9 8 ptuni ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Top ) → X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) = ( ∏t𝐹 ) )
10 4 9 sylan2 ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) → X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) = ( ∏t𝐹 ) )
11 10 adantr ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) = ( ∏t𝐹 ) )
12 7 11 eleqtrrd ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑥X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) )
13 ixpfn ( 𝑥X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) → 𝑥 Fn 𝐴 )
14 12 13 syl ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑥 Fn 𝐴 )
15 simprr ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑦 ( ∏t𝐹 ) )
16 15 11 eleqtrrd ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑦X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) )
17 ixpfn ( 𝑦X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) → 𝑦 Fn 𝐴 )
18 16 17 syl ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → 𝑦 Fn 𝐴 )
19 eqfnfv ( ( 𝑥 Fn 𝐴𝑦 Fn 𝐴 ) → ( 𝑥 = 𝑦 ↔ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) ) )
20 14 18 19 syl2anc ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ( 𝑥 = 𝑦 ↔ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) ) )
21 20 necon3abid ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ( 𝑥𝑦 ↔ ¬ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) ) )
22 rexnal ( ∃ 𝑘𝐴 ¬ ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) ↔ ¬ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) )
23 df-ne ( ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ↔ ¬ ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) )
24 simpllr ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → 𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus )
25 simprl ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → 𝑘𝐴 )
26 24 25 ffvelrnd ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ( 𝐹𝑘 ) ∈ Haus )
27 vex 𝑥 ∈ V
28 27 elixp ( 𝑥X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) ↔ ( 𝑥 Fn 𝐴 ∧ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) )
29 28 simprbi ( 𝑥X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) → ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
30 12 29 syl ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
31 30 r19.21bi ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
32 31 adantrr ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
33 vex 𝑦 ∈ V
34 33 elixp ( 𝑦X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) ↔ ( 𝑦 Fn 𝐴 ∧ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) )
35 34 simprbi ( 𝑦X 𝑘𝐴 ( 𝐹𝑘 ) → ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
36 16 35 syl ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
37 36 r19.21bi ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
38 37 adantrr ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
39 simprr ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) )
40 eqid ( 𝐹𝑘 ) = ( 𝐹𝑘 )
41 40 hausnei ( ( ( 𝐹𝑘 ) ∈ Haus ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ∃ 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∃ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) )
42 26 32 38 39 41 syl13anc ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ∃ 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∃ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) )
43 simp-4l ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝐴𝑉 )
44 4 ad4antlr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝐹 : 𝐴 ⟶ Top )
45 25 adantr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑘𝐴 )
46 eqid ( ∏t𝐹 ) = ( ∏t𝐹 )
47 46 8 ptpjcn ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Top ∧ 𝑘𝐴 ) → ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) )
48 43 44 45 47 syl3anc ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) )
49 simprll ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
50 eqid ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) = ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) )
51 50 mptpreima ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) “ 𝑚 ) = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 }
52 cnima ( ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) → ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) “ 𝑚 ) ∈ ( ∏t𝐹 ) )
53 51 52 eqeltrrid ( ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) → { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∈ ( ∏t𝐹 ) )
54 48 49 53 syl2anc ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∈ ( ∏t𝐹 ) )
55 simprlr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) )
56 50 mptpreima ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) “ 𝑛 ) = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 }
57 cnima ( ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) → ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) “ 𝑛 ) ∈ ( ∏t𝐹 ) )
58 56 57 eqeltrrid ( ( ( 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ↦ ( 𝑧𝑘 ) ) ∈ ( ( ∏t𝐹 ) Cn ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) → { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ∈ ( ∏t𝐹 ) )
59 48 55 58 syl2anc ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ∈ ( ∏t𝐹 ) )
60 fveq1 ( 𝑧 = 𝑥 → ( 𝑧𝑘 ) = ( 𝑥𝑘 ) )
61 60 eleq1d ( 𝑧 = 𝑥 → ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ↔ ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ) )
62 7 ad2antrr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑥 ( ∏t𝐹 ) )
63 simprr1 ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 )
64 61 62 63 elrabd ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } )
65 fveq1 ( 𝑧 = 𝑦 → ( 𝑧𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) )
66 65 eleq1d ( 𝑧 = 𝑦 → ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ↔ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ) )
67 15 ad2antrr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑦 ( ∏t𝐹 ) )
68 simprr2 ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 )
69 66 67 68 elrabd ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → 𝑦 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } )
70 inrab ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) }
71 simprr3 ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ( 𝑚𝑛 ) = ∅ )
72 inelcm ( ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) → ( 𝑚𝑛 ) ≠ ∅ )
73 72 necon2bi ( ( 𝑚𝑛 ) = ∅ → ¬ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) )
74 71 73 syl ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ¬ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) )
75 74 ralrimivw ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ∀ 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ¬ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) )
76 rabeq0 ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) } = ∅ ↔ ∀ 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ¬ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) )
77 75 76 sylibr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 ) } = ∅ )
78 70 77 eqtrid ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) = ∅ )
79 eleq2 ( 𝑢 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } → ( 𝑥𝑢𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ) )
80 ineq1 ( 𝑢 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } → ( 𝑢𝑣 ) = ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) )
81 80 eqeq1d ( 𝑢 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } → ( ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ↔ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) = ∅ ) )
82 79 81 3anbi13d ( 𝑢 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } → ( ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ↔ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∧ 𝑦𝑣 ∧ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) = ∅ ) ) )
83 eleq2 ( 𝑣 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } → ( 𝑦𝑣𝑦 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) )
84 ineq2 ( 𝑣 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } → ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) = ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) )
85 84 eqeq1d ( 𝑣 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } → ( ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) = ∅ ↔ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) = ∅ ) )
86 83 85 3anbi23d ( 𝑣 = { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } → ( ( 𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∧ 𝑦𝑣 ∧ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ 𝑣 ) = ∅ ) ↔ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∧ 𝑦 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ∧ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) = ∅ ) ) )
87 82 86 rspc2ev ( ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∈ ( ∏t𝐹 ) ∧ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ∈ ( ∏t𝐹 ) ∧ ( 𝑥 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∧ 𝑦 ∈ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ∧ ( { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑚 } ∩ { 𝑧 ( ∏t𝐹 ) ∣ ( 𝑧𝑘 ) ∈ 𝑛 } ) = ∅ ) ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) )
88 54 59 64 69 78 87 syl113anc ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ∧ ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) ) ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) )
89 88 expr ( ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) ∧ ( 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∧ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ) ) → ( ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
90 89 rexlimdvva ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ( ∃ 𝑚 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ∃ 𝑛 ∈ ( 𝐹𝑘 ) ( ( 𝑥𝑘 ) ∈ 𝑚 ∧ ( 𝑦𝑘 ) ∈ 𝑛 ∧ ( 𝑚𝑛 ) = ∅ ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
91 42 90 mpd ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ ( 𝑘𝐴 ∧ ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) ) ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) )
92 91 expr ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( ( 𝑥𝑘 ) ≠ ( 𝑦𝑘 ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
93 23 92 syl5bir ( ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) ∧ 𝑘𝐴 ) → ( ¬ ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
94 93 rexlimdva ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ( ∃ 𝑘𝐴 ¬ ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
95 22 94 syl5bir ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ( ¬ ∀ 𝑘𝐴 ( 𝑥𝑘 ) = ( 𝑦𝑘 ) → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
96 21 95 sylbid ( ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) ∧ ( 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∧ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ) ) → ( 𝑥𝑦 → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
97 96 ralrimivva ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) → ∀ 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∀ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑦 → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) )
98 46 ishaus ( ( ∏t𝐹 ) ∈ Haus ↔ ( ( ∏t𝐹 ) ∈ Top ∧ ∀ 𝑥 ( ∏t𝐹 ) ∀ 𝑦 ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑦 → ∃ 𝑢 ∈ ( ∏t𝐹 ) ∃ 𝑣 ∈ ( ∏t𝐹 ) ( 𝑥𝑢𝑦𝑣 ∧ ( 𝑢𝑣 ) = ∅ ) ) ) )
99 6 97 98 sylanbrc ( ( 𝐴𝑉𝐹 : 𝐴 ⟶ Haus ) → ( ∏t𝐹 ) ∈ Haus )