Geht wohl schon so, allerdings würde ich auf einen indirekten Beweis verzichten, wenn es auch direkt geht, etwa so:
y_n gehe gegen y
Die Folge der Urbilder muss nach Voraussetzung eine konvergente Teilfolge y_(n_k) haben, die in X etwa gegen x0 konvergiert.
Wegen der Stetigkeit und Bijektivität geht dann die Folge y_(n_k) = f(f^(-1)(y_(n_k)) gegen f(x0).
Dann muss gelten f(x0) = y.
Also ist x0 = f^(-1)(y), was wir zeigen wollen.
Wenn sich das alles in einem allgemeinen metrischen Raum abspielt wäre noch zu prüfen, ob die Begrifflichkeiten so verwendbar sind, bin mir da nicht 100% sicher.