Theorem cnconn 21035

Description: Connectedness is respected by a continuous onto map. (Contributed by Jeff Hankins, 12-Jul-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 10-Mar-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
cnconn.2	⊢ 𝑌 = ∪ 𝐾

Assertion

Ref	Expression
cnconn	⊢ ((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Con)

Proof of Theorem cnconn

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cntop2 20855	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐾 ∈ Top)
2	1	3ad2ant3 1077	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Top)
3		df-ne 2782	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑥 = ∅)
4		eqid 2610	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
5		simpl1 1057	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝐽 ∈ Con)
6		simpl3 1059	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
7		inss1 3795	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ⊆ 𝐾
8		simprl 790	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)))
9	7, 8	sseldi 3566	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ∈ 𝐾)
10		cnima 20879	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝐾) → (◡𝐹 “ 𝑥) ∈ 𝐽)
11	6, 9, 10	syl2anc 691	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (◡𝐹 “ 𝑥) ∈ 𝐽)
12		elssuni 4403	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐾 → 𝑥 ⊆ ∪ 𝐾)
13	9, 12	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ⊆ ∪ 𝐾)
14		cnconn.2	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ 𝑌 = ∪ 𝐾
15	13, 14	syl6sseqr 3615	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ⊆ 𝑌)
16		simpl2 1058	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝐹:𝑋–onto→𝑌)
17		forn 6031	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝑌 → ran 𝐹 = 𝑌)
18	16, 17	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → ran 𝐹 = 𝑌)
19	15, 18	sseqtr4d 3605	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ⊆ ran 𝐹)
20		df-rn 5049	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ran 𝐹 = dom ◡𝐹
21	19, 20	syl6sseq 3614	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ⊆ dom ◡𝐹)
22		sseqin2 3779	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑥 ⊆ dom ◡𝐹 ↔ (dom ◡𝐹 ∩ 𝑥) = 𝑥)
23	21, 22	sylib 207	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (dom ◡𝐹 ∩ 𝑥) = 𝑥)
24		simprr 792	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ≠ ∅)
25	23, 24	eqnetrd 2849	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (dom ◡𝐹 ∩ 𝑥) ≠ ∅)
26		imadisj 5403	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((◡𝐹 “ 𝑥) = ∅ ↔ (dom ◡𝐹 ∩ 𝑥) = ∅)
27	26	necon3bii 2834	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((◡𝐹 “ 𝑥) ≠ ∅ ↔ (dom ◡𝐹 ∩ 𝑥) ≠ ∅)
28	25, 27	sylibr 223	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (◡𝐹 “ 𝑥) ≠ ∅)
29		inss2 3796	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ⊆ (Clsd‘𝐾)
30	29, 8	sseldi 3566	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐾))
31		cnclima 20882	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ (Clsd‘𝐾)) → (◡𝐹 “ 𝑥) ∈ (Clsd‘𝐽))
32	6, 30, 31	syl2anc 691	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (◡𝐹 “ 𝑥) ∈ (Clsd‘𝐽))
33	4, 5, 11, 28, 32	conclo 21028	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (◡𝐹 “ 𝑥) = ∪ 𝐽)
34	4, 14	cnf 20860	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐹:∪ 𝐽⟶𝑌)
35		fdm 5964	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:∪ 𝐽⟶𝑌 → dom 𝐹 = ∪ 𝐽)
36	6, 34, 35	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → dom 𝐹 = ∪ 𝐽)
37		fof 6028	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝑌 → 𝐹:𝑋⟶𝑌)
38		fdm 5964	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝑋⟶𝑌 → dom 𝐹 = 𝑋)
39	16, 37, 38	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → dom 𝐹 = 𝑋)
40	33, 36, 39	3eqtr2d 2650	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (◡𝐹 “ 𝑥) = 𝑋)
41	40	imaeq2d 5385	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (𝐹 “ (◡𝐹 “ 𝑥)) = (𝐹 “ 𝑋))
42		foimacnv 6067	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝑥 ⊆ 𝑌) → (𝐹 “ (◡𝐹 “ 𝑥)) = 𝑥)
43	16, 15, 42	syl2anc 691	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (𝐹 “ (◡𝐹 “ 𝑥)) = 𝑥)
44		foima 6033	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹:𝑋–onto→𝑌 → (𝐹 “ 𝑋) = 𝑌)
45	16, 44	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → (𝐹 “ 𝑋) = 𝑌)
46	41, 43, 45	3eqtr3d 2652	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ∧ 𝑥 ≠ ∅)) → 𝑥 = 𝑌)
47	46	expr 641	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ 𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾))) → (𝑥 ≠ ∅ → 𝑥 = 𝑌))
48	3, 47	syl5bir 232	. . . . . 6 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ 𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾))) → (¬ 𝑥 = ∅ → 𝑥 = 𝑌))
49	48	orrd 392	. . . . 5 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ 𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾))) → (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = 𝑌))
50		vex 3176	. . . . . 6 ⊢ 𝑥 ∈ V
51	50	elpr 4146	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ {∅, 𝑌} ↔ (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = 𝑌))
52	49, 51	sylibr 223	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) ∧ 𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾))) → 𝑥 ∈ {∅, 𝑌})
53	52	ex 449	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝑥 ∈ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) → 𝑥 ∈ {∅, 𝑌}))
54	53	ssrdv 3574	. 2 ⊢ ((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ⊆ {∅, 𝑌})
55	14	iscon2 21027	. 2 ⊢ (𝐾 ∈ Con ↔ (𝐾 ∈ Top ∧ (𝐾 ∩ (Clsd‘𝐾)) ⊆ {∅, 𝑌}))
56	2, 54, 55	sylanbrc 695	1 ⊢ ((𝐽 ∈ Con ∧ 𝐹:𝑋–onto→𝑌 ∧ 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)) → 𝐾 ∈ Con)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∨ wo 382   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  {cpr 4127  ∪ cuni 4372  ^◡ccnv 5037  dom cdm 5038  ran crn 5039   “ cima 5041  ⟶wf 5800  –onto→wfo 5802  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Topctop 20517  Clsdccld 20630   Cn ccn 20838  Conccon 21024

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847

This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-ral 2901  df-rex 2902  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-op 4132  df-uni 4373  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-id 4953  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-fo 5810  df-fv 5812  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-map 7746  df-top 20521  df-topon 20523  df-cld 20633  df-cn 20841  df-con 21025

This theorem is referenced by:  conima  21038  concn  21039  qtopcon  21322  conhmph  21402  ivthALT  31500