Theorem addcn2 15556

Description: Complex number addition is a continuous function. Part of Proposition 14-4.16 of [Gleason] p. 243. (We write out the definition directly because df-cn 23192 and df-cncf 24845 are not yet available to us. See addcn 24831 for the abbreviated version.) (Contributed by Mario Carneiro, 31-Jan-2014.)

Assertion

Ref	Expression
addcn2	⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑧 ∈ ℝ+ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))

Distinct variable groups:   𝑣,𝑢,𝑦,𝑧,𝐴   𝑢,𝐵,𝑣,𝑦,𝑧   𝑢,𝐶,𝑣,𝑦,𝑧

Proof of Theorem addcn2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rphalfcl 12971	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ+ → (𝐴 / 2) ∈ ℝ+)
2	1	3ad2ant1 1134	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) → (𝐴 / 2) ∈ ℝ+)
3		simprl 771	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝑢 ∈ ℂ)
4		simpl2 1194	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝐵 ∈ ℂ)
5		simprr 773	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝑣 ∈ ℂ)
6	3, 4, 5	pnpcan2d 11543	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → ((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣)) = (𝑢 − 𝐵))
7	6	fveq2d 6844	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣))) = (abs‘(𝑢 − 𝐵)))
8	7	breq1d 5095	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → ((abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣))) < (𝐴 / 2) ↔ (abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2)))
9		simpl3 1195	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝐶 ∈ ℂ)
10	4, 5, 9	pnpcand 11542	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → ((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶)) = (𝑣 − 𝐶))
11	10	fveq2d 6844	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (abs‘((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) = (abs‘(𝑣 − 𝐶)))
12	11	breq1d 5095	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → ((abs‘((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < (𝐴 / 2) ↔ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)))
13	8, 12	anbi12d 633	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣))) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < (𝐴 / 2)) ↔ ((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2))))
14		addcl 11120	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ) → (𝑢 + 𝑣) ∈ ℂ)
15	14	adantl 481	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (𝑢 + 𝑣) ∈ ℂ)
16	4, 9	addcld 11164	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (𝐵 + 𝐶) ∈ ℂ)
17	4, 5	addcld 11164	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (𝐵 + 𝑣) ∈ ℂ)
18		simpl1 1193	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝐴 ∈ ℝ+)
19	18	rpred 12986	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → 𝐴 ∈ ℝ)
20		abs3lem 15301	. . . . 5 ⊢ ((((𝑢 + 𝑣) ∈ ℂ ∧ (𝐵 + 𝐶) ∈ ℂ) ∧ ((𝐵 + 𝑣) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℝ)) → (((abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣))) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))
21	15, 16, 17, 19, 20	syl22anc 839	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (((abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝑣))) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘((𝐵 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))
22	13, 21	sylbird 260	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) ∧ (𝑢 ∈ ℂ ∧ 𝑣 ∈ ℂ)) → (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))
23	22	ralrimivva 3180	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) → ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))
24		breq2 5089	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = (𝐴 / 2) → ((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ↔ (abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2)))
25	24	anbi1d 632	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = (𝐴 / 2) → (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) ↔ ((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧)))
26	25	imbi1d 341	. . . 4 ⊢ (𝑦 = (𝐴 / 2) → ((((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴) ↔ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴)))
27	26	2ralbidv 3201	. . 3 ⊢ (𝑦 = (𝐴 / 2) → (∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴) ↔ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴)))
28		breq2 5089	. . . . . 6 ⊢ (𝑧 = (𝐴 / 2) → ((abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧 ↔ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)))
29	28	anbi2d 631	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = (𝐴 / 2) → (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) ↔ ((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2))))
30	29	imbi1d 341	. . . 4 ⊢ (𝑧 = (𝐴 / 2) → ((((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴) ↔ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴)))
31	30	2ralbidv 3201	. . 3 ⊢ (𝑧 = (𝐴 / 2) → (∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴) ↔ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴)))
32	27, 31	rspc2ev 3577	. 2 ⊢ (((𝐴 / 2) ∈ ℝ+ ∧ (𝐴 / 2) ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < (𝐴 / 2) ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < (𝐴 / 2)) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴)) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑧 ∈ ℝ+ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))
33	2, 2, 23, 32	syl3anc 1374	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ+ ∧ 𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝐶 ∈ ℂ) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ ∃𝑧 ∈ ℝ+ ∀𝑢 ∈ ℂ ∀𝑣 ∈ ℂ (((abs‘(𝑢 − 𝐵)) < 𝑦 ∧ (abs‘(𝑣 − 𝐶)) < 𝑧) → (abs‘((𝑢 + 𝑣) − (𝐵 + 𝐶))) < 𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3051  ∃wrex 3061   class class class wbr 5085  ‘cfv 6498  (class class class)co 7367  ℂcc 11036  ℝcr 11037   + caddc 11041   < clt 11179   − cmin 11377   / cdiv 11807  2c2 12236  ℝ⁺crp 12942  abscabs 15196

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-rmo 3342  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-sup 9355  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-div 11808  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-rp 12943  df-seq 13964  df-exp 14024  df-cj 15061  df-re 15062  df-im 15063  df-sqrt 15197  df-abs 15198

This theorem is referenced by:  subcn2  15557  climadd  15594  rlimadd  15605  addcn  24831