Каждое непрерывное отображение компактного простраснтва в хаудорфово пространство- замкнуто.

- компактно по определению. Тогда

- замкнуто.
Не совсем правильно рассуждаете. Вы уже доказали, что если

замкнуто, то

хаусдорфово, теперь Вам надо доказать, что если

не замкнуто, то

не хаусдорфово (Вы ведь эквивалентность этих двух свойств доказываете). От противного: если

не замкнуто, то, так как

компактно, то

не хаусдорфово, поскольку в противном случае

было бы замкнутым по процитированной теореме.
доказать его не получилось
Это утверждение следует из того, что компактное подмножество хаусдорфова пространства замкнуто.
Впрочем, в данном конкретном случае проще напрямую доказать, что если

не замкнуто, то

не хаусдорфово, поскольку доказательство того, что я сформулировал, гораздо длиннее.