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Theorem cnpco 16990
Description: The composition of two continuous functions at point  P is a continuous function at point 
P. Proposition of [BourbakiTop1] p. I.9. (Contributed by FL, 16-Nov-2006.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 27-Dec-2014.)
Assertion
Ref Expression
cnpco  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  ( G  o.  F )  e.  ( ( J  CnP  L ) `  P ) )
Dummy variables  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.

Proof of Theorem cnpco
StepHypRef Expression
1 cnptop1 16966 . . . 4  |-  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  ->  J  e.  Top )
21adantr 453 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  J  e.  Top )
3 cnptop2 16967 . . . 4  |-  ( G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) )  ->  L  e.  Top )
43adantl 454 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  L  e.  Top )
5 eqid 2284 . . . . 5  |-  U. J  =  U. J
65cnprcl 16969 . . . 4  |-  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  ->  P  e.  U. J )
76adantr 453 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  P  e.  U. J )
82, 4, 73jca 1134 . 2  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  ( J  e.  Top  /\  L  e.  Top  /\  P  e. 
U. J ) )
9 eqid 2284 . . . . . 6  |-  U. K  =  U. K
10 eqid 2284 . . . . . 6  |-  U. L  =  U. L
119, 10cnpf 16971 . . . . 5  |-  ( G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) )  ->  G : U. K --> U. L )
1211adantl 454 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  G : U. K --> U. L
)
135, 9cnpf 16971 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  ->  F : U. J --> U. K
)
1413adantr 453 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  F : U. J --> U. K
)
15 fco 5363 . . . 4  |-  ( ( G : U. K --> U. L  /\  F : U. J --> U. K )  -> 
( G  o.  F
) : U. J --> U. L )
1612, 14, 15syl2anc 644 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  ( G  o.  F ) : U. J --> U. L
)
17 simplr 733 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  ->  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )
18 simprl 734 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  -> 
z  e.  L )
19 fvco3 5557 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F : U. J --> U. K  /\  P  e. 
U. J )  -> 
( ( G  o.  F ) `  P
)  =  ( G `
 ( F `  P ) ) )
2014, 7, 19syl2anc 644 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  (
( G  o.  F
) `  P )  =  ( G `  ( F `  P ) ) )
2120adantr 453 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  -> 
( ( G  o.  F ) `  P
)  =  ( G `
 ( F `  P ) ) )
22 simprr 735 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  -> 
( ( G  o.  F ) `  P
)  e.  z )
2321, 22eqeltrrd 2359 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  -> 
( G `  ( F `  P )
)  e.  z )
24 cnpimaex 16980 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  ( ( K  CnP  L ) `
 ( F `  P ) )  /\  z  e.  L  /\  ( G `  ( F `
 P ) )  e.  z )  ->  E. y  e.  K  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) )
2517, 18, 23, 24syl3anc 1184 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  ->  E. y  e.  K  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) )
26 simplll 736 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  ->  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P ) )
27 simprl 734 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
y  e.  K )
28 simprrl 742 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( F `  P
)  e.  y )
29 cnpimaex 16980 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  y  e.  K  /\  ( F `  P )  e.  y )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( F " x
)  C_  y )
)
3026, 27, 28, 29syl3anc 1184 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( F " x
)  C_  y )
)
31 imaco 5176 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  o.  F )
" x )  =  ( G " ( F " x ) )
32 imass2 5048 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( F " x ) 
C_  y  ->  ( G " ( F "
x ) )  C_  ( G " y ) )
3331, 32syl5eqss 3223 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( F " x ) 
C_  y  ->  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  ( G "
y ) )
34 simprrr 743 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( G " y
)  C_  z )
35 sstr2 3187 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( G  o.  F
) " x ) 
C_  ( G "
y )  ->  (
( G " y
)  C_  z  ->  ( ( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) )
3634, 35syl5com 28 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( ( ( G  o.  F ) "
x )  C_  ( G " y )  -> 
( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
)
3733, 36syl5 30 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( ( F "
x )  C_  y  ->  ( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
)
3837anim2d 550 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( ( P  e.  x  /\  ( F
" x )  C_  y )  ->  ( P  e.  x  /\  ( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
) )
3938reximdv 2655 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  -> 
( E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( F
" x )  C_  y )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) )
4030, 39mpd 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  ( y  e.  K  /\  ( ( F `  P )  e.  y  /\  ( G "
y )  C_  z
) ) )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
)
4140expr 600 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  /\  y  e.  K )  ->  ( ( ( F `
 P )  e.  y  /\  ( G
" y )  C_  z )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) )
4241rexlimdva 2668 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  -> 
( E. y  e.  K  ( ( F `
 P )  e.  y  /\  ( G
" y )  C_  z )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) )
4325, 42mpd 16 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  ( z  e.  L  /\  ( ( G  o.  F ) `
 P )  e.  z ) )  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
)
4443expr 600 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K
) `  P )  /\  G  e.  (
( K  CnP  L
) `  ( F `  P ) ) )  /\  z  e.  L
)  ->  ( (
( G  o.  F
) `  P )  e.  z  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) )
4544ralrimiva 2627 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  A. z  e.  L  ( (
( G  o.  F
) `  P )  e.  z  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) )
4616, 45jca 520 . 2  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  (
( G  o.  F
) : U. J --> U. L  /\  A. z  e.  L  ( (
( G  o.  F
) `  P )  e.  z  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  (
( G  o.  F
) " x ) 
C_  z ) ) ) )
475, 10iscnp2 16963 . 2  |-  ( ( G  o.  F )  e.  ( ( J  CnP  L ) `  P )  <->  ( ( J  e.  Top  /\  L  e.  Top  /\  P  e. 
U. J )  /\  ( ( G  o.  F ) : U. J
--> U. L  /\  A. z  e.  L  (
( ( G  o.  F ) `  P
)  e.  z  ->  E. x  e.  J  ( P  e.  x  /\  ( ( G  o.  F ) " x
)  C_  z )
) ) ) )
488, 46, 47sylanbrc 647 1  |-  ( ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `
 P )  /\  G  e.  ( ( K  CnP  L ) `  ( F `  P ) ) )  ->  ( G  o.  F )  e.  ( ( J  CnP  L ) `  P ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    /\ wa 360    /\ w3a 936    = wceq 1624    e. wcel 1685   A.wral 2544   E.wrex 2545    C_ wss 3153   U.cuni 3828   "cima 4691    o. ccom 4692   -->wf 5217   ` cfv 5221  (class class class)co 5819   Topctop 16625    CnP ccnp 16949
This theorem is referenced by:  limccnp  19235  limccnp2  19236  efrlim  20258
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-ral 2549  df-rex 2550  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-csb 3083  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-op 3650  df-uni 3829  df-iun 3908  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-id 4308  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-fv 5229  df-ov 5822  df-oprab 5823  df-mpt2 5824  df-1st 6083  df-2nd 6084  df-map 6769  df-top 16630  df-topon 16633  df-cnp 16952
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