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Theorem cnrest2

Description: Equivalence of continuity in the parent topology and continuity in a subspace. (Contributed by Jeff Hankins, 10-Jul-2009) (Proof shortened by Mario Carneiro, 21-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cnrest2 ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cntop1 ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐽 ∈ Top )
2 1 a1i ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐽 ∈ Top ) )
3 eqid 𝐽 = 𝐽
4 eqid 𝐾 = 𝐾
5 3 4 cnf ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐹 : 𝐽 𝐾 )
6 5 ffnd ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐹 Fn 𝐽 )
7 6 a1i ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐹 Fn 𝐽 ) )
8 simp2 ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ran 𝐹𝐵 )
9 7 8 jctird ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → ( 𝐹 Fn 𝐽 ∧ ran 𝐹𝐵 ) ) )
10 df-f ( 𝐹 : 𝐽𝐵 ↔ ( 𝐹 Fn 𝐽 ∧ ran 𝐹𝐵 ) )
11 9 10 syl6ibr ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → 𝐹 : 𝐽𝐵 ) )
12 2 11 jcad ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) )
13 cntop1 ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) → 𝐽 ∈ Top )
14 13 adantl ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → 𝐽 ∈ Top )
15 toptopon2 ( 𝐽 ∈ Top ↔ 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) )
16 14 15 sylib ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) )
17 resttopon ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ 𝐵𝑌 ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
18 17 3adant2 ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
19 18 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
20 simpr ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) )
21 cnf2 ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) ∧ ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → 𝐹 : 𝐽𝐵 )
22 16 19 20 21 syl3anc ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → 𝐹 : 𝐽𝐵 )
23 14 22 jca ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) )
24 23 ex ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) → ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) )
25 vex 𝑥 ∈ V
26 25 inex1 ( 𝑥𝐵 ) ∈ V
27 26 a1i ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝑥𝐵 ) ∈ V )
28 simpl1 ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
29 toponmax ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) → 𝑌𝐾 )
30 28 29 syl ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝑌𝐾 )
31 simpl3 ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐵𝑌 )
32 30 31 ssexd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐵 ∈ V )
33 elrest ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ 𝐵 ∈ V ) → ( 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑥𝐾 𝑦 = ( 𝑥𝐵 ) ) )
34 28 32 33 syl2anc ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ↔ ∃ 𝑥𝐾 𝑦 = ( 𝑥𝐵 ) ) )
35 imaeq2 ( 𝑦 = ( 𝑥𝐵 ) → ( 𝐹𝑦 ) = ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) )
36 35 eleq1d ( 𝑦 = ( 𝑥𝐵 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ↔ ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) ∈ 𝐽 ) )
37 36 adantl ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑦 = ( 𝑥𝐵 ) ) → ( ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ↔ ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) ∈ 𝐽 ) )
38 27 34 37 ralxfr2d ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ↔ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) ∈ 𝐽 ) )
39 simplrr ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → 𝐹 : 𝐽𝐵 )
40 ffun ( 𝐹 : 𝐽𝐵 → Fun 𝐹 )
41 inpreima ( Fun 𝐹 → ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) = ( ( 𝐹𝑥 ) ∩ ( 𝐹𝐵 ) ) )
42 39 40 41 3syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) = ( ( 𝐹𝑥 ) ∩ ( 𝐹𝐵 ) ) )
43 cnvimass ( 𝐹𝑥 ) ⊆ dom 𝐹
44 cnvimarndm ( 𝐹 “ ran 𝐹 ) = dom 𝐹
45 43 44 sseqtrri ( 𝐹𝑥 ) ⊆ ( 𝐹 “ ran 𝐹 )
46 simpll2 ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ran 𝐹𝐵 )
47 imass2 ( ran 𝐹𝐵 → ( 𝐹 “ ran 𝐹 ) ⊆ ( 𝐹𝐵 ) )
48 46 47 syl ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝐹 “ ran 𝐹 ) ⊆ ( 𝐹𝐵 ) )
49 45 48 sstrid ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝐹𝑥 ) ⊆ ( 𝐹𝐵 ) )
50 df-ss ( ( 𝐹𝑥 ) ⊆ ( 𝐹𝐵 ) ↔ ( ( 𝐹𝑥 ) ∩ ( 𝐹𝐵 ) ) = ( 𝐹𝑥 ) )
51 49 50 sylib ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( ( 𝐹𝑥 ) ∩ ( 𝐹𝐵 ) ) = ( 𝐹𝑥 ) )
52 42 51 eqtrd ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) = ( 𝐹𝑥 ) )
53 52 eleq1d ( ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) ∧ 𝑥𝐾 ) → ( ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) ∈ 𝐽 ↔ ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) )
54 53 ralbidva ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹 “ ( 𝑥𝐵 ) ) ∈ 𝐽 ↔ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) )
55 simprr ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐹 : 𝐽𝐵 )
56 55 31 fssd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐹 : 𝐽𝑌 )
57 56 biantrurd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) ) )
58 38 54 57 3bitrrd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ( 𝐹 : 𝐽𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) ↔ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ) )
59 55 biantrurd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝐵 ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ) ) )
60 58 59 bitrd ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( ( 𝐹 : 𝐽𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝐵 ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ) ) )
61 simprl ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐽 ∈ Top )
62 61 15 sylib ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) )
63 iscn ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) ∧ 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) ) )
64 62 28 63 syl2anc ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝑌 ∧ ∀ 𝑥𝐾 ( 𝐹𝑥 ) ∈ 𝐽 ) ) )
65 18 adantr ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) )
66 iscn ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝐽 ) ∧ ( 𝐾t 𝐵 ) ∈ ( TopOn ‘ 𝐵 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝐵 ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ) ) )
67 62 65 66 syl2anc ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ↔ ( 𝐹 : 𝐽𝐵 ∧ ∀ 𝑦 ∈ ( 𝐾t 𝐵 ) ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝐽 ) ) )
68 60 64 67 3bitr4d ( ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) ∧ ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) )
69 68 ex ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ 𝐹 : 𝐽𝐵 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) ) )
70 12 24 69 pm5.21ndd ( ( 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ ran 𝐹𝐵𝐵𝑌 ) → ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( 𝐾t 𝐵 ) ) ) )