English
A path-connected space X is characterized by its zeroth homotopy set being nonempty and a singleton.
Русский
Связное по траекториям пространство X соответствует тому, что его zeroth-homotopy множество непусто и является единичным классом.
LaTeX
$$PathConnectedSpace X ↔ Nonempty (ZerothHomotopy X) ∧ Subsingleton (ZerothHomotopy X)$$
Lean4
theorem pathConnectedSpace_iff_zerothHomotopy :
PathConnectedSpace X ↔ Nonempty (ZerothHomotopy X) ∧ Subsingleton (ZerothHomotopy X) :=
by
letI := pathSetoid X
constructor
· intro h
refine ⟨(nonempty_quotient_iff _).mpr h.1, ⟨?_⟩⟩
rintro ⟨x⟩ ⟨y⟩
exact Quotient.sound (PathConnectedSpace.joined x y)
· unfold ZerothHomotopy
rintro ⟨h, h'⟩
exact ⟨(nonempty_quotient_iff _).mp h, fun x y => Quotient.exact <| Subsingleton.elim ⟦x⟧ ⟦y⟧⟩