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Theorem tgpt0

Description: Hausdorff and T0 are equivalent for topological groups. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis tgpt1.j J = TopOpen G
Assertion tgpt0 G TopGrp J Haus J Kol2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tgpt1.j J = TopOpen G
2 1 tgpt1 G TopGrp J Haus J Fre
3 t1t0 J Fre J Kol2
4 eleq2 w = z x w x z
5 eleq2 w = z y w y z
6 4 5 imbi12d w = z x w y w x z y z
7 6 rspccva w J x w y w z J x z y z
8 7 adantll G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J x z y z
9 tgpgrp G TopGrp G Grp
10 9 ad3antrrr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z G Grp
11 simpllr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x Base G y Base G
12 11 simprd G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y Base G
13 eqid Base G = Base G
14 eqid 0 G = 0 G
15 eqid - G = - G
16 13 14 15 grpsubid G Grp y Base G y - G y = 0 G
17 10 12 16 syl2anc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G y = 0 G
18 17 oveq1d G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G y + G x = 0 G + G x
19 11 simpld G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x Base G
20 eqid + G = + G
21 13 20 14 grplid G Grp x Base G 0 G + G x = x
22 10 19 21 syl2anc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z 0 G + G x = x
23 18 22 eqtrd G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G y + G x = x
24 13 20 15 grpnpcan G Grp y Base G x Base G y - G x + G x = y
25 10 12 19 24 syl3anc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G x + G x = y
26 simprr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y z
27 25 26 eqeltrd G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G x + G x z
28 oveq2 a = x y - G a = y - G x
29 28 oveq1d a = x y - G a + G x = y - G x + G x
30 29 eleq1d a = x y - G a + G x z y - G x + G x z
31 eqid a Base G y - G a + G x = a Base G y - G a + G x
32 31 mptpreima a Base G y - G a + G x -1 z = a Base G | y - G a + G x z
33 30 32 elrab2 x a Base G y - G a + G x -1 z x Base G y - G x + G x z
34 19 27 33 sylanbrc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x a Base G y - G a + G x -1 z
35 eleq2 w = a Base G y - G a + G x -1 z x w x a Base G y - G a + G x -1 z
36 eleq2 w = a Base G y - G a + G x -1 z y w y a Base G y - G a + G x -1 z
37 35 36 imbi12d w = a Base G y - G a + G x -1 z x w y w x a Base G y - G a + G x -1 z y a Base G y - G a + G x -1 z
38 simplr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z w J x w y w
39 tgptmd G TopGrp G TopMnd
40 39 ad3antrrr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z G TopMnd
41 1 13 tgptopon G TopGrp J TopOn Base G
42 41 ad3antrrr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z J TopOn Base G
43 42 42 12 cnmptc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G y J Cn J
44 42 cnmptid G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G a J Cn J
45 1 15 tgpsubcn G TopGrp - G J × t J Cn J
46 45 ad3antrrr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z - G J × t J Cn J
47 42 43 44 46 cnmpt12f G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G y - G a J Cn J
48 42 42 19 cnmptc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G x J Cn J
49 1 20 40 42 47 48 cnmpt1plusg G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G y - G a + G x J Cn J
50 simprl G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z z J
51 cnima a Base G y - G a + G x J Cn J z J a Base G y - G a + G x -1 z J
52 49 50 51 syl2anc G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z a Base G y - G a + G x -1 z J
53 37 38 52 rspcdva G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x a Base G y - G a + G x -1 z y a Base G y - G a + G x -1 z
54 34 53 mpd G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y a Base G y - G a + G x -1 z
55 oveq2 a = y y - G a = y - G y
56 55 oveq1d a = y y - G a + G x = y - G y + G x
57 56 eleq1d a = y y - G a + G x z y - G y + G x z
58 57 32 elrab2 y a Base G y - G a + G x -1 z y Base G y - G y + G x z
59 58 simprbi y a Base G y - G a + G x -1 z y - G y + G x z
60 54 59 syl G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z y - G y + G x z
61 23 60 eqeltrrd G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x z
62 61 expr G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J y z x z
63 8 62 impbid G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J x z y z
64 63 ralrimiva G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J x z y z
65 64 ex G TopGrp x Base G y Base G w J x w y w z J x z y z
66 65 imim1d G TopGrp x Base G y Base G z J x z y z x = y w J x w y w x = y
67 66 ralimdvva G TopGrp x Base G y Base G z J x z y z x = y x Base G y Base G w J x w y w x = y
68 ist0-2 J TopOn Base G J Kol2 x Base G y Base G z J x z y z x = y
69 41 68 syl G TopGrp J Kol2 x Base G y Base G z J x z y z x = y
70 ist1-2 J TopOn Base G J Fre x Base G y Base G w J x w y w x = y
71 41 70 syl G TopGrp J Fre x Base G y Base G w J x w y w x = y
72 67 69 71 3imtr4d G TopGrp J Kol2 J Fre
73 3 72 impbid2 G TopGrp J Fre J Kol2
74 2 73 bitrd G TopGrp J Haus J Kol2