А теперь поняли?
Да, достаточно было рассмотреть случай, когда множество

не является открытым в

.
Под произвольным X Вы понимали множество в смысле его открытости/неоткрытости, т.е.,
в смысле обладания некоторым свойством.
Я же понимал произвольность

просто в смысле выбора точек, ему принадлежащих.
Потому сразу и не сообразил рассмотреть свойства

...
-- Сб авг 21, 2021 18:02:19 --Сначала рассмотрите случай, когда

открыто в

(например,

). Что можно сказать об открытости/неоткрытости множества

в

?
Действительно, здесь всё просто -
если

открыто в

, то его пересечение с таким же открытым

,
даст открытое в

множество. А в силу Теоремы 4.4., это будет означать открытость

в

.
В случае неоткрытости

, его пересечение с

может быть каким угодно ...