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Theorem pt1hmeo

Description: The canonical homeomorphism from a topological product on a singleton to the topology of the factor. (Contributed by Mario Carneiro, 3-Feb-2015) (Proof shortened by AV, 18-Apr-2021)

Ref Expression
Hypotheses pt1hmeo.j ⊢ K = ∏ 𝑡 ⁡ A J
pt1hmeo.a ⊢ φ → A ∈ V
pt1hmeo.r ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
Assertion pt1hmeo ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x ∈ J Homeo K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pt1hmeo.j ⊢ K = ∏ 𝑡 ⁡ A J
2 pt1hmeo.a ⊢ φ → A ∈ V
3 pt1hmeo.r ⊢ φ → J ∈ TopOn ⁡ X
4 fconstmpt ⊢ A × x = k ∈ A ⟼ x
5 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ X → A ∈ V
6 sneq ⊢ k = A → k = A
7 6 xpeq1d ⊢ k = A → k × x = A × x
8 opeq1 ⊢ k = A → k x = A x
9 8 sneqd ⊢ k = A → k x = A x
10 7 9 eqeq12d ⊢ k = A → k × x = k x ↔ A × x = A x
11 vex ⊢ k ∈ V
12 vex ⊢ x ∈ V
13 11 12 xpsn ⊢ k × x = k x
14 10 13 vtoclg ⊢ A ∈ V → A × x = A x
15 5 14 syl ⊢ φ ∧ x ∈ X → A × x = A x
16 4 15 eqtr3id ⊢ φ ∧ x ∈ X → k ∈ A ⟼ x = A x
17 16 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ X ⟼ k ∈ A ⟼ x = x ∈ X ⟼ A x
18 snex ⊢ A ∈ V
19 18 a1i ⊢ φ → A ∈ V
20 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
21 3 20 syl ⊢ φ → J ∈ Top
22 2 21 fsnd ⊢ φ → A J : A ⟶ Top
23 3 cnmptid ⊢ φ → x ∈ X ⟼ x ∈ J Cn J
24 23 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X ⟼ x ∈ J Cn J
25 elsni ⊢ k ∈ A → k = A
26 25 fveq2d ⊢ k ∈ A → A J ⁡ k = A J ⁡ A
27 fvsng ⊢ A ∈ V ∧ J ∈ TopOn ⁡ X → A J ⁡ A = J
28 2 3 27 syl2anc ⊢ φ → A J ⁡ A = J
29 26 28 sylan9eqr ⊢ φ ∧ k ∈ A → A J ⁡ k = J
30 29 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ A → J Cn A J ⁡ k = J Cn J
31 24 30 eleqtrrd ⊢ φ ∧ k ∈ A → x ∈ X ⟼ x ∈ J Cn A J ⁡ k
32 1 3 19 22 31 ptcn ⊢ φ → x ∈ X ⟼ k ∈ A ⟼ x ∈ J Cn K
33 17 32 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x ∈ J Cn K
34 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → y = A x
35 16 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → k ∈ A ⟼ x = A x
36 34 35 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → y = k ∈ A ⟼ x
37 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → x ∈ X
38 37 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x ∧ k ∈ A → x ∈ X
39 38 fmpttd ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → k ∈ A ⟼ x : A ⟶ X
40 toponmax ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X ∈ J
41 3 40 syl ⊢ φ → X ∈ J
42 41 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → X ∈ J
43 elmapg ⊢ X ∈ J ∧ A ∈ V → k ∈ A ⟼ x ∈ X A ↔ k ∈ A ⟼ x : A ⟶ X
44 42 18 43 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → k ∈ A ⟼ x ∈ X A ↔ k ∈ A ⟼ x : A ⟶ X
45 39 44 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → k ∈ A ⟼ x ∈ X A
46 36 45 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → y ∈ X A
47 34 fveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → y ⁡ A = A x ⁡ A
48 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → A ∈ V
49 fvsng ⊢ A ∈ V ∧ x ∈ X → A x ⁡ A = x
50 48 37 49 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → A x ⁡ A = x
51 47 50 eqtr2d ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → x = y ⁡ A
52 46 51 jca ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y = A x → y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A
53 simprr ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → x = y ⁡ A
54 simprl ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y ∈ X A
55 41 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → X ∈ J
56 elmapg ⊢ X ∈ J ∧ A ∈ V → y ∈ X A ↔ y : A ⟶ X
57 55 18 56 sylancl ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y ∈ X A ↔ y : A ⟶ X
58 54 57 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y : A ⟶ X
59 snidg ⊢ A ∈ V → A ∈ A
60 2 59 syl ⊢ φ → A ∈ A
61 60 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → A ∈ A
62 58 61 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y ⁡ A ∈ X
63 53 62 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → x ∈ X
64 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → A ∈ V
65 fsn2g ⊢ A ∈ V → y : A ⟶ X ↔ y ⁡ A ∈ X ∧ y = A y ⁡ A
66 64 65 syl ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y : A ⟶ X ↔ y ⁡ A ∈ X ∧ y = A y ⁡ A
67 58 66 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y ⁡ A ∈ X ∧ y = A y ⁡ A
68 67 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y = A y ⁡ A
69 53 opeq2d ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → A x = A y ⁡ A
70 69 sneqd ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → A x = A y ⁡ A
71 68 70 eqtr4d ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → y = A x
72 63 71 jca ⊢ φ ∧ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A → x ∈ X ∧ y = A x
73 52 72 impbida ⊢ φ → x ∈ X ∧ y = A x ↔ y ∈ X A ∧ x = y ⁡ A
74 73 mptcnv ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x -1 = y ∈ X A ⟼ y ⁡ A
75 xpsng ⊢ A ∈ V ∧ J ∈ TopOn ⁡ X → A × J = A J
76 2 3 75 syl2anc ⊢ φ → A × J = A J
77 76 eqcomd ⊢ φ → A J = A × J
78 77 fveq2d ⊢ φ → ∏ 𝑡 ⁡ A J = ∏ 𝑡 ⁡ A × J
79 1 78 eqtrid ⊢ φ → K = ∏ 𝑡 ⁡ A × J
80 eqid ⊢ ∏ 𝑡 ⁡ A × J = ∏ 𝑡 ⁡ A × J
81 80 pttoponconst ⊢ A ∈ V ∧ J ∈ TopOn ⁡ X → ∏ 𝑡 ⁡ A × J ∈ TopOn ⁡ X A
82 19 3 81 syl2anc ⊢ φ → ∏ 𝑡 ⁡ A × J ∈ TopOn ⁡ X A
83 79 82 eqeltrd ⊢ φ → K ∈ TopOn ⁡ X A
84 toponuni ⊢ K ∈ TopOn ⁡ X A → X A = ⋃ K
85 83 84 syl ⊢ φ → X A = ⋃ K
86 85 mpteq1d ⊢ φ → y ∈ X A ⟼ y ⁡ A = y ∈ ⋃ K ⟼ y ⁡ A
87 74 86 eqtrd ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x -1 = y ∈ ⋃ K ⟼ y ⁡ A
88 eqid ⊢ ⋃ K = ⋃ K
89 88 1 ptpjcn ⊢ A ∈ V ∧ A J : A ⟶ Top ∧ A ∈ A → y ∈ ⋃ K ⟼ y ⁡ A ∈ K Cn A J ⁡ A
90 18 22 60 89 mp3an2i ⊢ φ → y ∈ ⋃ K ⟼ y ⁡ A ∈ K Cn A J ⁡ A
91 28 oveq2d ⊢ φ → K Cn A J ⁡ A = K Cn J
92 90 91 eleqtrd ⊢ φ → y ∈ ⋃ K ⟼ y ⁡ A ∈ K Cn J
93 87 92 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x -1 ∈ K Cn J
94 ishmeo ⊢ x ∈ X ⟼ A x ∈ J Homeo K ↔ x ∈ X ⟼ A x ∈ J Cn K ∧ x ∈ X ⟼ A x -1 ∈ K Cn J
95 33 93 94 sylanbrc ⊢ φ → x ∈ X ⟼ A x ∈ J Homeo K