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Theorem xkoopn

Description: A basic open set of the compact-open topology. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses xkoopn.x 𝑋 = 𝑅
xkoopn.r ( 𝜑𝑅 ∈ Top )
xkoopn.s ( 𝜑𝑆 ∈ Top )
xkoopn.a ( 𝜑𝐴𝑋 )
xkoopn.c ( 𝜑 → ( 𝑅t 𝐴 ) ∈ Comp )
xkoopn.u ( 𝜑𝑈𝑆 )
Assertion xkoopn ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ ( 𝑆ko 𝑅 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xkoopn.x 𝑋 = 𝑅
2 xkoopn.r ( 𝜑𝑅 ∈ Top )
3 xkoopn.s ( 𝜑𝑆 ∈ Top )
4 xkoopn.a ( 𝜑𝐴𝑋 )
5 xkoopn.c ( 𝜑 → ( 𝑅t 𝐴 ) ∈ Comp )
6 xkoopn.u ( 𝜑𝑈𝑆 )
7 ovex ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∈ V
8 7 pwex 𝒫 ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∈ V
9 eqid { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } = { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp }
10 eqid ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) = ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } )
11 1 9 10 xkotf ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) : ( { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } × 𝑆 ) ⟶ 𝒫 ( 𝑅 Cn 𝑆 )
12 frn ( ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) : ( { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } × 𝑆 ) ⟶ 𝒫 ( 𝑅 Cn 𝑆 ) → ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ⊆ 𝒫 ( 𝑅 Cn 𝑆 ) )
13 11 12 ax-mp ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ⊆ 𝒫 ( 𝑅 Cn 𝑆 )
14 8 13 ssexi ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ∈ V
15 ssfii ( ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ∈ V → ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ⊆ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) )
16 14 15 ax-mp ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ⊆ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) )
17 fvex ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ∈ V
18 bastg ( ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ∈ V → ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ⊆ ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ) )
19 17 18 ax-mp ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ⊆ ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) )
20 16 19 sstri ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ⊆ ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) )
21 oveq2 ( 𝑥 = 𝐴 → ( 𝑅t 𝑥 ) = ( 𝑅t 𝐴 ) )
22 21 eleq1d ( 𝑥 = 𝐴 → ( ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp ↔ ( 𝑅t 𝐴 ) ∈ Comp ) )
23 1 topopn ( 𝑅 ∈ Top → 𝑋𝑅 )
24 elpw2g ( 𝑋𝑅 → ( 𝐴 ∈ 𝒫 𝑋𝐴𝑋 ) )
25 2 23 24 3syl ( 𝜑 → ( 𝐴 ∈ 𝒫 𝑋𝐴𝑋 ) )
26 4 25 mpbird ( 𝜑𝐴 ∈ 𝒫 𝑋 )
27 22 26 5 elrabd ( 𝜑𝐴 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } )
28 eqidd ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } )
29 imaeq2 ( 𝑘 = 𝐴 → ( 𝑓𝑘 ) = ( 𝑓𝐴 ) )
30 29 sseq1d ( 𝑘 = 𝐴 → ( ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 ↔ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 ) )
31 30 rabbidv ( 𝑘 = 𝐴 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 } )
32 31 eqeq2d ( 𝑘 = 𝐴 → ( { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ↔ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 } ) )
33 sseq2 ( 𝑣 = 𝑈 → ( ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 ↔ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 ) )
34 33 rabbidv ( 𝑣 = 𝑈 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } )
35 34 eqeq2d ( 𝑣 = 𝑈 → ( { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑣 } ↔ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ) )
36 32 35 rspc2ev ( ( 𝐴 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∧ 𝑈𝑆 ∧ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ) → ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } )
37 27 6 28 36 syl3anc ( 𝜑 → ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } )
38 7 rabex { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ V
39 eqeq1 ( 𝑦 = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } → ( 𝑦 = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ↔ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) )
40 39 2rexbidv ( 𝑦 = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } → ( ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 𝑦 = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ↔ ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) )
41 10 rnmpo ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) = { 𝑦 ∣ ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 𝑦 = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } }
42 38 40 41 elab2 ( { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ↔ ∃ 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } ∃ 𝑣𝑆 { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } = { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } )
43 37 42 sylibr ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) )
44 20 43 sseldi ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ) )
45 1 9 10 xkoval ( ( 𝑅 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ Top ) → ( 𝑆ko 𝑅 ) = ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ) )
46 2 3 45 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝑆ko 𝑅 ) = ( topGen ‘ ( fi ‘ ran ( 𝑘 ∈ { 𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 𝑅t 𝑥 ) ∈ Comp } , 𝑣𝑆 ↦ { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝑘 ) ⊆ 𝑣 } ) ) ) )
47 44 46 eleqtrrd ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( 𝑅 Cn 𝑆 ) ∣ ( 𝑓𝐴 ) ⊆ 𝑈 } ∈ ( 𝑆ko 𝑅 ) )