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Theorem txcn

Description: A map into the product of two topological spaces is continuous iff both of its projections are continuous. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 22-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses txcn.1 𝑋 = 𝑅
txcn.2 𝑌 = 𝑆
txcn.3 𝑍 = ( 𝑋 × 𝑌 )
txcn.4 𝑊 = 𝑈
txcn.5 𝑃 = ( 1st𝑍 )
txcn.6 𝑄 = ( 2nd𝑍 )
Assertion txcn ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ↔ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 txcn.1 𝑋 = 𝑅
2 txcn.2 𝑌 = 𝑆
3 txcn.3 𝑍 = ( 𝑋 × 𝑌 )
4 txcn.4 𝑊 = 𝑈
5 txcn.5 𝑃 = ( 1st𝑍 )
6 txcn.6 𝑄 = ( 2nd𝑍 )
7 1 toptopon ( 𝑅 ∈ Top ↔ 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
8 2 toptopon ( 𝑆 ∈ Top ↔ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
9 3 reseq2i ( 1st𝑍 ) = ( 1st ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) )
10 5 9 eqtri 𝑃 = ( 1st ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) )
11 tx1cn ( ( 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → ( 1st ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) ) ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑅 ) )
12 10 11 eqeltrid ( ( 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → 𝑃 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑅 ) )
13 3 reseq2i ( 2nd𝑍 ) = ( 2nd ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) )
14 6 13 eqtri 𝑄 = ( 2nd ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) )
15 tx2cn ( ( 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → ( 2nd ↾ ( 𝑋 × 𝑌 ) ) ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑆 ) )
16 14 15 eqeltrid ( ( 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → 𝑄 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑆 ) )
17 cnco ( ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ 𝑃 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑅 ) ) → ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) )
18 cnco ( ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ 𝑄 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑆 ) ) → ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) )
19 17 18 anim12dan ( ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( 𝑃 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑅 ) ∧ 𝑄 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑆 ) ) ) → ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) )
20 19 expcom ( ( 𝑃 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑅 ) ∧ 𝑄 ∈ ( ( 𝑅 ×t 𝑆 ) Cn 𝑆 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )
21 12 16 20 syl2anc ( ( 𝑅 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑆 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )
22 7 8 21 syl2anb ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )
23 22 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )
24 cntop1 ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) → 𝑈 ∈ Top )
25 24 ad2antrl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → 𝑈 ∈ Top )
26 4 topopn ( 𝑈 ∈ Top → 𝑊𝑈 )
27 25 26 syl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → 𝑊𝑈 )
28 4 1 cnf ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) → ( 𝑃𝐹 ) : 𝑊𝑋 )
29 28 ad2antrl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( 𝑃𝐹 ) : 𝑊𝑋 )
30 4 2 cnf ( ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) → ( 𝑄𝐹 ) : 𝑊𝑌 )
31 30 ad2antll ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( 𝑄𝐹 ) : 𝑊𝑌 )
32 10 14 upxp ( ( 𝑊𝑈 ∧ ( 𝑃𝐹 ) : 𝑊𝑋 ∧ ( 𝑄𝐹 ) : 𝑊𝑌 ) → ∃! ( : 𝑊 ⟶ ( 𝑋 × 𝑌 ) ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
33 feq3 ( 𝑍 = ( 𝑋 × 𝑌 ) → ( : 𝑊𝑍 : 𝑊 ⟶ ( 𝑋 × 𝑌 ) ) )
34 3 33 ax-mp ( : 𝑊𝑍 : 𝑊 ⟶ ( 𝑋 × 𝑌 ) )
35 34 3anbi1i ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ↔ ( : 𝑊 ⟶ ( 𝑋 × 𝑌 ) ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
36 35 eubii ( ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ↔ ∃! ( : 𝑊 ⟶ ( 𝑋 × 𝑌 ) ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
37 32 36 sylibr ( ( 𝑊𝑈 ∧ ( 𝑃𝐹 ) : 𝑊𝑋 ∧ ( 𝑄𝐹 ) : 𝑊𝑌 ) → ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
38 27 29 31 37 syl3anc ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
39 euex ( ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∃ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
40 38 39 syl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ∃ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
41 simpll3 ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → 𝐹 : 𝑊𝑍 )
42 27 adantr ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → 𝑊𝑈 )
43 1 topopn ( 𝑅 ∈ Top → 𝑋𝑅 )
44 2 topopn ( 𝑆 ∈ Top → 𝑌𝑆 )
45 xpexg ( ( 𝑋𝑅𝑌𝑆 ) → ( 𝑋 × 𝑌 ) ∈ V )
46 3 45 eqeltrid ( ( 𝑋𝑅𝑌𝑆 ) → 𝑍 ∈ V )
47 43 44 46 syl2an ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ) → 𝑍 ∈ V )
48 47 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → 𝑍 ∈ V )
49 48 ad2antrr ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → 𝑍 ∈ V )
50 fex2 ( ( 𝐹 : 𝑊𝑍𝑊𝑈𝑍 ∈ V ) → 𝐹 ∈ V )
51 41 42 49 50 syl3anc ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → 𝐹 ∈ V )
52 eumo ( ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∃* ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
53 38 52 syl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ∃* ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
54 53 adantr ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ∃* ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
55 simpr ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
56 3anass ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ↔ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) )
57 coeq2 ( 𝐹 = → ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) )
58 coeq2 ( 𝐹 = → ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) )
59 57 58 jca ( 𝐹 = → ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
60 59 eqcoms ( = 𝐹 → ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
61 60 biantrud ( = 𝐹 → ( : 𝑊𝑍 ↔ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) ) )
62 feq1 ( = 𝐹 → ( : 𝑊𝑍𝐹 : 𝑊𝑍 ) )
63 61 62 bitr3d ( = 𝐹 → ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) ↔ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) )
64 56 63 syl5bb ( = 𝐹 → ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ↔ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) )
65 64 moi2 ( ( ( 𝐹 ∈ V ∧ ∃* ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) ∧ ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ) → = 𝐹 )
66 51 54 55 41 65 syl22anc ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → = 𝐹 )
67 eqid ( 𝑅 ×t 𝑆 ) = ( 𝑅 ×t 𝑆 )
68 67 1 2 3 5 6 uptx ( ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) → ∃! ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
69 68 adantl ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ∃! ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) )
70 df-reu ( ∃! ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ↔ ∃! ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) )
71 euex ( ∃! ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ∃ ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) )
72 70 71 sylbi ( ∃! ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∃ ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) )
73 eqid ( 𝑅 ×t 𝑆 ) = ( 𝑅 ×t 𝑆 )
74 4 73 cnf ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → : 𝑊 ( 𝑅 ×t 𝑆 ) )
75 1 2 txuni ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ) → ( 𝑋 × 𝑌 ) = ( 𝑅 ×t 𝑆 ) )
76 3 75 syl5eq ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ) → 𝑍 = ( 𝑅 ×t 𝑆 ) )
77 76 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → 𝑍 = ( 𝑅 ×t 𝑆 ) )
78 77 adantr ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → 𝑍 = ( 𝑅 ×t 𝑆 ) )
79 78 feq3d ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( : 𝑊𝑍 : 𝑊 ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) )
80 74 79 syl5ibr ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) → : 𝑊𝑍 ) )
81 80 anim1d ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ( : 𝑊𝑍 ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) ) )
82 81 56 syl6ibr ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) )
83 simpl ( ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) )
84 82 83 jca2 ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) ) )
85 84 eximdv ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ∃ ( ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ∃ ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) ) )
86 72 85 syl5 ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ∃! ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ( ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∃ ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) ) )
87 69 86 mpd ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ∃ ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) )
88 eupick ( ( ∃! ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∃ ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ∧ ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) ) → ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) )
89 38 87 88 syl2anc ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → ( ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) → ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) )
90 89 imp ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) )
91 66 90 eqeltrrd ( ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) ∧ ( : 𝑊𝑍 ∧ ( 𝑃𝐹 ) = ( 𝑃 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) = ( 𝑄 ) ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) )
92 40 91 exlimddv ( ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) ∧ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) )
93 92 ex ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → ( ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ) )
94 23 93 impbid ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑊𝑍 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝑈 Cn ( 𝑅 ×t 𝑆 ) ) ↔ ( ( 𝑃𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑅 ) ∧ ( 𝑄𝐹 ) ∈ ( 𝑈 Cn 𝑆 ) ) ) )