Пусть прообраз любого открытого множества открыт.
Возьмём произвольную точку

, найдём

.

Возьмём произвольную

-окрестность точки

(розовый цвет) и найдём её прообраз (голубой цвет).

Так как прообраз (голубой) открыт, точка

имеет некоторую

-окрестность, целиком содержащуюся в прообразе (синий).
Найдём образ этой

-окрестности (красный). Может ли он быть как на рисунке, т.е. не содержаться в

-окрестности точки

(розовый)?

Очевидно, нет, ведь каждая точка

-окрестности

(синий) содержится в прообразе (голубой)

-окрестности

, а образ любой его точки принадлежит

-окрестности

(розовый):

Итак, для произвольного

существует

-окрестность

(синий), образ которой (красный) содержится в

-окрестности

(розовый).