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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 : 𝑋𝑌 ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 𝑌 ( 𝐹 “ ( ( int ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑥 ) ) ⊆ ( ( int ‘ 𝐽 ) ‘ ( 𝐹𝑥 ) ) ) ) )

Proof

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