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Theorem isr0

Description: The property " J is an R_0 space". A space is R_0 if any two topologically distinguishable points are separated (there is an open set containing each one and disjoint from the other). Or in contraposition, if every open set which contains x also contains y , so there is no separation, then x and y are members of the same open sets. We have chosen not to give this definition a name, because it turns out that a space is R_0 if and only if its Kolmogorov quotient is T_1, so that is what we prove here. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis kqval.2 𝐹 = ( 𝑥𝑋 ↦ { 𝑦𝐽𝑥𝑦 } )
Assertion isr0 ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 kqval.2 𝐹 = ( 𝑥𝑋 ↦ { 𝑦𝐽𝑥𝑦 } )
2 1 kqid ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( KQ ‘ 𝐽 ) ) )
3 2 ad2antrr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( KQ ‘ 𝐽 ) ) )
4 cnima ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( KQ ‘ 𝐽 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( 𝐹𝑣 ) ∈ 𝐽 )
5 3 4 sylan ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( 𝐹𝑣 ) ∈ 𝐽 )
6 eleq2 ( 𝑜 = ( 𝐹𝑣 ) → ( 𝑧𝑜𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
7 eleq2 ( 𝑜 = ( 𝐹𝑣 ) → ( 𝑤𝑜𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
8 6 7 imbi12d ( 𝑜 = ( 𝐹𝑣 ) → ( ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ↔ ( 𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) → 𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) ) )
9 8 rspcv ( ( 𝐹𝑣 ) ∈ 𝐽 → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) → 𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) ) )
10 5 9 syl ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ( 𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) → 𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) ) )
11 1 kqffn ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → 𝐹 Fn 𝑋 )
12 11 ad2antrr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → 𝐹 Fn 𝑋 )
13 12 adantr ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → 𝐹 Fn 𝑋 )
14 fnfun ( 𝐹 Fn 𝑋 → Fun 𝐹 )
15 13 14 syl ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → Fun 𝐹 )
16 simprl ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → 𝑧𝑋 )
17 16 adantr ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → 𝑧𝑋 )
18 13 fndmd ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → dom 𝐹 = 𝑋 )
19 17 18 eleqtrrd ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → 𝑧 ∈ dom 𝐹 )
20 fvimacnv ( ( Fun 𝐹𝑧 ∈ dom 𝐹 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
21 15 19 20 syl2anc ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
22 simprr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → 𝑤𝑋 )
23 22 adantr ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → 𝑤𝑋 )
24 23 18 eleqtrrd ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → 𝑤 ∈ dom 𝐹 )
25 fvimacnv ( ( Fun 𝐹𝑤 ∈ dom 𝐹 ) → ( ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
26 15 24 25 syl2anc ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) )
27 21 26 imbi12d ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ↔ ( 𝑧 ∈ ( 𝐹𝑣 ) → 𝑤 ∈ ( 𝐹𝑣 ) ) ) )
28 10 27 sylibrd ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) ∧ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ) )
29 28 ralrimdva ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ) )
30 simplr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre )
31 fnfvelrn ( ( 𝐹 Fn 𝑋𝑧𝑋 ) → ( 𝐹𝑧 ) ∈ ran 𝐹 )
32 12 16 31 syl2anc ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑧 ) ∈ ran 𝐹 )
33 1 kqtopon ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ ( TopOn ‘ ran 𝐹 ) )
34 33 ad2antrr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ ( TopOn ‘ ran 𝐹 ) )
35 toponuni ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ ( TopOn ‘ ran 𝐹 ) → ran 𝐹 = ( KQ ‘ 𝐽 ) )
36 34 35 syl ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ran 𝐹 = ( KQ ‘ 𝐽 ) )
37 32 36 eleqtrd ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) )
38 fnfvelrn ( ( 𝐹 Fn 𝑋𝑤𝑋 ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ran 𝐹 )
39 12 22 38 syl2anc ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ran 𝐹 )
40 39 36 eleqtrd ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) )
41 eqid ( KQ ‘ 𝐽 ) = ( KQ ‘ 𝐽 )
42 41 t1sep2 ( ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ∧ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∧ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) )
43 30 37 40 42 syl3anc ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) )
44 29 43 syld ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) )
45 1 kqfeq ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ ∀ 𝑦𝐽 ( 𝑧𝑦𝑤𝑦 ) ) )
46 eleq2 ( 𝑜 = 𝑦 → ( 𝑧𝑜𝑧𝑦 ) )
47 eleq2 ( 𝑜 = 𝑦 → ( 𝑤𝑜𝑤𝑦 ) )
48 46 47 bibi12d ( 𝑜 = 𝑦 → ( ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ↔ ( 𝑧𝑦𝑤𝑦 ) ) )
49 48 cbvralvw ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ↔ ∀ 𝑦𝐽 ( 𝑧𝑦𝑤𝑦 ) )
50 45 49 bitr4di ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
51 50 3expb ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
52 51 adantlr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
53 44 52 sylibd ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) ∧ ( 𝑧𝑋𝑤𝑋 ) ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
54 53 ralrimivva ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) → ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
55 54 ex ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre → ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) ) )
56 1 kqopn ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝐹𝑜 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) )
57 56 ad4ant14 ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝐹𝑜 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) )
58 eleq2 ( 𝑣 = ( 𝐹𝑜 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
59 eleq2 ( 𝑣 = ( 𝐹𝑜 ) → ( ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
60 58 59 imbi12d ( 𝑣 = ( 𝐹𝑜 ) → ( ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ↔ ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) ) )
61 60 rspcv ( ( 𝐹𝑜 ) ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) ) )
62 57 61 syl ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) ) )
63 1 kqfvima ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽𝑧𝑋 ) → ( 𝑧𝑜 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
64 63 3expa ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) ∧ 𝑧𝑋 ) → ( 𝑧𝑜 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
65 64 an32s ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝑧𝑜 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
66 65 adantlr ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝑧𝑜 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
67 1 kqfvima ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽𝑤𝑋 ) → ( 𝑤𝑜 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
68 67 3expa ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( 𝑤𝑜 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
69 68 an32s ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝑤𝑜 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
70 69 adantllr ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( 𝑤𝑜 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) )
71 66 70 imbi12d ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ↔ ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) → ( 𝐹𝑤 ) ∈ ( 𝐹𝑜 ) ) ) )
72 62 71 sylibrd ( ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) ∧ 𝑜𝐽 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
73 72 ralrimdva ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
74 1 kqfval ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) → ( 𝐹𝑧 ) = { 𝑦𝐽𝑧𝑦 } )
75 74 adantr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( 𝐹𝑧 ) = { 𝑦𝐽𝑧𝑦 } )
76 1 kqfval ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( 𝐹𝑤 ) = { 𝑦𝐽𝑤𝑦 } )
77 76 adantlr ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( 𝐹𝑤 ) = { 𝑦𝐽𝑤𝑦 } )
78 75 77 eqeq12d ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ { 𝑦𝐽𝑧𝑦 } = { 𝑦𝐽𝑤𝑦 } ) )
79 rabbi ( ∀ 𝑦𝐽 ( 𝑧𝑦𝑤𝑦 ) ↔ { 𝑦𝐽𝑧𝑦 } = { 𝑦𝐽𝑤𝑦 } )
80 49 79 bitri ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ↔ { 𝑦𝐽𝑧𝑦 } = { 𝑦𝐽𝑤𝑦 } )
81 78 80 bitr4di ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ↔ ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) )
82 81 biimprd ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) )
83 73 82 imim12d ( ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) ∧ 𝑤𝑋 ) → ( ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
84 83 ralimdva ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑧𝑋 ) → ( ∀ 𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) → ∀ 𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
85 84 ralimdva ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) → ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
86 eleq1 ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( 𝑎𝑣 ↔ ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 ) )
87 86 imbi1d ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) ↔ ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) ) )
88 87 ralbidv ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) ↔ ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) ) )
89 eqeq1 ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( 𝑎 = 𝑏 ↔ ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) )
90 88 89 imbi12d ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ) )
91 90 ralbidv ( 𝑎 = ( 𝐹𝑧 ) → ( ∀ 𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ) )
92 91 ralrn ( 𝐹 Fn 𝑋 → ( ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ) )
93 eleq1 ( 𝑏 = ( 𝐹𝑤 ) → ( 𝑏𝑣 ↔ ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) )
94 93 imbi2d ( 𝑏 = ( 𝐹𝑤 ) → ( ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) ↔ ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ) )
95 94 ralbidv ( 𝑏 = ( 𝐹𝑤 ) → ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) ↔ ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) ) )
96 eqeq2 ( 𝑏 = ( 𝐹𝑤 ) → ( ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ↔ ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) )
97 95 96 imbi12d ( 𝑏 = ( 𝐹𝑤 ) → ( ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ↔ ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
98 97 ralrn ( 𝐹 Fn 𝑋 → ( ∀ 𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
99 98 ralbidv ( 𝐹 Fn 𝑋 → ( ∀ 𝑧𝑋𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣𝑏𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
100 92 99 bitrd ( 𝐹 Fn 𝑋 → ( ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
101 11 100 syl ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( ( 𝐹𝑧 ) ∈ 𝑣 → ( 𝐹𝑤 ) ∈ 𝑣 ) → ( 𝐹𝑧 ) = ( 𝐹𝑤 ) ) ) )
102 85 101 sylibrd ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) → ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ) )
103 ist1-2 ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ ( TopOn ‘ ran 𝐹 ) → ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ↔ ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ) )
104 33 103 syl ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ↔ ∀ 𝑎 ∈ ran 𝐹𝑏 ∈ ran 𝐹 ( ∀ 𝑣 ∈ ( KQ ‘ 𝐽 ) ( 𝑎𝑣𝑏𝑣 ) → 𝑎 = 𝑏 ) ) )
105 102 104 sylibrd ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) → ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ) )
106 55 105 impbid ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) → ( ( KQ ‘ 𝐽 ) ∈ Fre ↔ ∀ 𝑧𝑋𝑤𝑋 ( ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) → ∀ 𝑜𝐽 ( 𝑧𝑜𝑤𝑜 ) ) ) )