Hola
No entiendo lo que estas haciendo. No entiendo porque haces dos argumentos paralelos (¿intentas demostrarlo de dos formas?). Además no son correctos.
Prueba: Tomando

, sabremos que

pero

. De esto, para cada abierto

, tal que

, la intersección

y

puede o no intersectar a

. Así tendremos que

siempre será no vacía, luego

.
¿Por qué deduces que

será siempre no vacía?. No has usado que

(lo único que dices es que

puede intersecar o no a

, lo cuál es una obviedad sin ninguna hipótesis

).A priori podría ocurrir que

y por tanto

Para la otra: Tomamos un punto

entonces

y

. De esto cada abierto

tal que

, intersecta a

e intersecta a

, luego

intersecta a

.
¿Qué otra?. Por otra parte que un conjunto interseque a dos no quiere decir que lo haga en los mismos puntos y por tanto no quiere decir que interseque a su intersección.
¡En ambos casos!

¿Qué casos?.
El razonamiento que yo apunto que te falta sería algo así. Si

entonces existe un entorno

de

tal que

, es decir,

. Ahora dada otro entorno abierto

de

, como

y

. Por tanto

y así

.
(en fin el argumento que ya te dio filomates...

)
Saludos.