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Theorem cnntr

Description: Continuity in terms of interior. (Contributed by Jeff Hankins, 2-Oct-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 25-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cnntr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y
2 1 3expia ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y
3 elpwi ⊢ x ∈ 𝒫 Y → x ⊆ Y
4 3 adantl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 Y → x ⊆ Y
5 toponuni ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y → Y = ⋃ K
6 5 ad2antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 Y → Y = ⋃ K
7 4 6 sseqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 Y → x ⊆ ⋃ K
8 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
9 8 cnntri ⊢ F ∈ J Cn K ∧ x ⊆ ⋃ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
10 9 expcom ⊢ x ⊆ ⋃ K → F ∈ J Cn K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
11 7 10 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ 𝒫 Y → F ∈ J Cn K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
12 11 ralrimdva ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
13 2 12 jcad ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
14 toponss ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ K → x ⊆ Y
15 velpw ⊢ x ∈ 𝒫 Y ↔ x ⊆ Y
16 14 15 sylibr ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ x ∈ K → x ∈ 𝒫 Y
17 16 ex ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y → x ∈ K → x ∈ 𝒫 Y
18 17 ad2antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → x ∈ K → x ∈ 𝒫 Y
19 18 imim1d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → x ∈ 𝒫 Y → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x → x ∈ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
20 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
21 20 ad3antrrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → J ∈ Top
22 cnvimass ⊢ F -1 x ⊆ dom ⁡ F
23 fdm ⊢ F : X ⟶ Y → dom ⁡ F = X
24 23 ad2antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → dom ⁡ F = X
25 toponuni ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ J
26 25 ad3antrrr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → X = ⋃ J
27 24 26 eqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → dom ⁡ F = ⋃ J
28 22 27 sseqtrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → F -1 x ⊆ ⋃ J
29 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
30 29 ntrss2 ⊢ J ∈ Top ∧ F -1 x ⊆ ⋃ J → int ⁡ J ⁡ F -1 x ⊆ F -1 x
31 21 28 30 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → int ⁡ J ⁡ F -1 x ⊆ F -1 x
32 eqss ⊢ int ⁡ J ⁡ F -1 x = F -1 x ↔ int ⁡ J ⁡ F -1 x ⊆ F -1 x ∧ F -1 x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
33 32 baib ⊢ int ⁡ J ⁡ F -1 x ⊆ F -1 x → int ⁡ J ⁡ F -1 x = F -1 x ↔ F -1 x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
34 31 33 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → int ⁡ J ⁡ F -1 x = F -1 x ↔ F -1 x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
35 29 isopn3 ⊢ J ∈ Top ∧ F -1 x ⊆ ⋃ J → F -1 x ∈ J ↔ int ⁡ J ⁡ F -1 x = F -1 x
36 21 28 35 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → F -1 x ∈ J ↔ int ⁡ J ⁡ F -1 x = F -1 x
37 topontop ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y → K ∈ Top
38 37 ad3antlr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → K ∈ Top
39 isopn3i ⊢ K ∈ Top ∧ x ∈ K → int ⁡ K ⁡ x = x
40 38 39 sylancom ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → int ⁡ K ⁡ x = x
41 40 imaeq2d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x = F -1 x
42 41 sseq1d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x ↔ F -1 x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x
43 34 36 42 3bitr4rd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y ∧ x ∈ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x ↔ F -1 x ∈ J
44 43 pm5.74da ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → x ∈ K → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x ↔ x ∈ K → F -1 x ∈ J
45 19 44 sylibd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → x ∈ 𝒫 Y → F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x → x ∈ K → F -1 x ∈ J
46 45 ralimdv2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F : X ⟶ Y → ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x → ∀ x ∈ K F -1 x ∈ J
47 46 imdistanda ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ K F -1 x ∈ J
48 iscn ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ K F -1 x ∈ J
49 47 48 sylibrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x → F ∈ J Cn K
50 13 49 impbid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ 𝒫 Y F -1 int ⁡ K ⁡ x ⊆ int ⁡ J ⁡ F -1 x