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Theorem cnprest2

Description: Equivalence of point-continuity in the parent topology and point-continuity in a subspace. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Aug-2014) (Revised by Mario Carneiro, 21-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses cnprest.1 𝑋 = 𝐽
cnprest.2 𝑌 = 𝐾
Assertion cnprest2 ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnprest.1 𝑋 = 𝐽
2 cnprest.2 𝑌 = 𝐾
3 cnptop1 ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) → 𝐽 ∈ Top )
4 1 cnprcl ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) → 𝑃𝑋 )
5 3 4 jca ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) )
6 5 a1i ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) )
7 cnptop1 ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) → 𝐽 ∈ Top )
8 1 cnprcl ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) → 𝑃𝑋 )
9 7 8 jca ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) )
10 9 a1i ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) )
11 simpl2 ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐹 : 𝑋𝐵 )
12 simprr ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝑃𝑋 )
13 11 12 ffvelrnd ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝐵 )
14 13 biantrud ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 ↔ ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 ∧ ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝐵 ) ) )
15 elin ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) ↔ ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 ∧ ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝐵 ) )
16 14 15 bitr4di ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 ↔ ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) ) )
17 imassrn ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ran 𝐹
18 11 frnd ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ran 𝐹𝐵 )
19 17 18 sstrid ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝐵 )
20 19 biantrud ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ↔ ( ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝐵 ) ) )
21 ssin ( ( ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝐵 ) ↔ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) )
22 20 21 bitrdi ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ↔ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) )
23 22 anbi2d ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ↔ ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) )
24 23 rexbidv ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ↔ ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) )
25 16 24 imbi12d ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ↔ ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) ) )
26 25 ralbidv ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ↔ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) ) )
27 vex 𝑥 ∈ V
28 27 inex1 ( 𝑥𝐵 ) ∈ V
29 28 a1i ( ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝑥𝐵 ) ∈ V )
30 simpl1 ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ Top )
31 uniexg ( 𝐾 ∈ Top → 𝐾 ∈ V )
32 2 31 eqeltrid ( 𝐾 ∈ Top → 𝑌 ∈ V )
33 30 32 syl ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝑌 ∈ V )
34 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐵𝑌 )
35 33 34 ssexd ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐵 ∈ V )
36 elrest ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐵 ∈ V ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑥𝐾 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) ) )
37 30 35 36 syl2anc ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑥𝐾 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) ) )
38 eleq2 ( 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 ↔ ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) ) )
39 sseq2 ( 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ↔ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) )
40 39 anbi2d ( 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ↔ ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) )
41 40 rexbidv ( 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ↔ ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) )
42 38 41 imbi12d ( 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ↔ ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) ) )
43 42 adantl ( ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) ∧ 𝑧 = ( 𝑥𝐵 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ↔ ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) ) )
44 29 37 43 ralxfr2d ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ↔ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ ( 𝑥𝐵 ) → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ ( 𝑥𝐵 ) ) ) ) )
45 26 44 bitr4d ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ↔ ∀ 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ) )
46 11 34 fssd ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐹 : 𝑋𝑌 )
47 simprl ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐽 ∈ Top )
48 1 2 iscnp2 ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ∧ ( 𝐹 : 𝑋𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ) ) )
49 48 baib ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐾 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ ( 𝐹 : 𝑋𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ) ) )
50 47 30 12 49 syl3anc ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ ( 𝐹 : 𝑋𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ) ) )
51 46 50 mpbirand ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ ∀ 𝑥𝐾 ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑥 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑥 ) ) ) )
52 1 toptopon ( 𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
53 47 52 sylib ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
54 2 toptopon ( 𝐾 ∈ Top ↔ 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
55 30 54 sylib ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
56 resttopon ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ 𝐵𝑌 ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
57 55 34 56 syl2anc ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
58 iscnp ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) ∧ 𝑃𝑋 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ↔ ( 𝐹 : 𝑋𝐵 ∧ ∀ 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ) ) )
59 53 57 12 58 syl3anc ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ↔ ( 𝐹 : 𝑋𝐵 ∧ ∀ 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ) ) )
60 11 59 mpbirand ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ↔ ∀ 𝑧 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑧 → ∃ 𝑦𝐽 ( 𝑃𝑦 ∧ ( 𝐹𝑦 ) ⊆ 𝑧 ) ) ) )
61 45 51 60 3bitr4d ( ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ) )
62 61 ex ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) → ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝑃𝑋 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ) ) )
63 6 10 62 pm5.21ndd ( ( 𝐾 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝑋𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ↔ 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP ( 𝐾t 𝐵 ) ) ‘ 𝑃 ) ) )