Theorem cmetcusp1 23957

Description: If the uniform set of a complete metric space is the uniform structure generated by its metric, then it is a complete uniform space. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Dec-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
cmetcusp1.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐹)
cmetcusp1.d	⊢ 𝐷 = ((dist‘𝐹) ↾ (𝑋 × 𝑋))
cmetcusp1.u	⊢ 𝑈 = (UnifSt‘𝐹)

Assertion

Ref	Expression
cmetcusp1	⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → 𝐹 ∈ CUnifSp)

Proof of Theorem cmetcusp1

Dummy variable 𝑐 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cmsms 23952	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → 𝐹 ∈ MetSp)
2		msxms 23061	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ MetSp → 𝐹 ∈ ∞MetSp)
3	1, 2	syl 17	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → 𝐹 ∈ ∞MetSp)
4		cmetcusp1.x	. . . 4 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐹)
5		cmetcusp1.d	. . . 4 ⊢ 𝐷 = ((dist‘𝐹) ↾ (𝑋 × 𝑋))
6		cmetcusp1.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 = (UnifSt‘𝐹)
7	4, 5, 6	xmsusp 23176	. . 3 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ ∞MetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → 𝐹 ∈ UnifSp)
8	3, 7	syl3an2 1161	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → 𝐹 ∈ UnifSp)
9		simpl3 1190	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → 𝑈 = (metUnif‘𝐷))
10	9	fveq2d 6649	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (CauFilu‘𝑈) = (CauFilu‘(metUnif‘𝐷)))
11	10	eleq2d 2875	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFilu‘𝑈) ↔ 𝑐 ∈ (CauFilu‘(metUnif‘𝐷))))
12		simpl1 1188	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → 𝑋 ≠ ∅)
13	4, 5	cmscmet 23950	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → 𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
14		cmetmet 23890	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (CMet‘𝑋) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
15		metxmet 22941	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
16	13, 14, 15	3syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
17	16	3ad2ant2 1131	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
18	17	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
19		simpr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋))
20		cfilucfil4 23925	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFilu‘(metUnif‘𝐷)) ↔ 𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)))
21	12, 18, 19, 20	syl3anc 1368	. . . . 5 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFilu‘(metUnif‘𝐷)) ↔ 𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)))
22	11, 21	bitrd 282	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFilu‘𝑈) ↔ 𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)))
23		eqid 2798	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (MetOpen‘𝐷) = (MetOpen‘𝐷)
24	23	iscmet 23888	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐷 ∈ (CMet‘𝑋) ↔ (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ ∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐) ≠ ∅))
25	24	simprbi 500	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐷 ∈ (CMet‘𝑋) → ∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐) ≠ ∅)
26	13, 25	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → ∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐) ≠ ∅)
27		eqid 2798	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (TopOpen‘𝐹) = (TopOpen‘𝐹)
28	27, 4, 5	xmstopn 23058	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐹 ∈ ∞MetSp → (TopOpen‘𝐹) = (MetOpen‘𝐷))
29	3, 28	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → (TopOpen‘𝐹) = (MetOpen‘𝐷))
30	29	oveq1d 7150	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) = ((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐))
31	30	neeq1d 3046	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → (((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅ ↔ ((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐) ≠ ∅))
32	31	ralbidv 3162	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → (∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅ ↔ ∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((MetOpen‘𝐷) fLim 𝑐) ≠ ∅))
33	26, 32	mpbird 260	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → ∀𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅)
34	33	r19.21bi 3173	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷)) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅)
35	34	ex 416	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ CMetSp → (𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅))
36	35	3ad2ant2 1131	. . . . 5 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → (𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅))
37	36	adantr 484	. . . 4 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFil‘𝐷) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅))
38	22, 37	sylbid 243	. . 3 ⊢ (((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) ∧ 𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)) → (𝑐 ∈ (CauFilu‘𝑈) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅))
39	38	ralrimiva 3149	. 2 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → ∀𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)(𝑐 ∈ (CauFilu‘𝑈) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅))
40	4, 6, 27	iscusp2 22908	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ CUnifSp ↔ (𝐹 ∈ UnifSp ∧ ∀𝑐 ∈ (Fil‘𝑋)(𝑐 ∈ (CauFilu‘𝑈) → ((TopOpen‘𝐹) fLim 𝑐) ≠ ∅)))
41	8, 39, 40	sylanbrc 586	1 ⊢ ((𝑋 ≠ ∅ ∧ 𝐹 ∈ CMetSp ∧ 𝑈 = (metUnif‘𝐷)) → 𝐹 ∈ CUnifSp)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∅c0 4243   × cxp 5517   ↾ cres 5521  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  Basecbs 16475  distcds 16566  TopOpenctopn 16687  ∞Metcxmet 20076  Metcmet 20077  MetOpencmopn 20081  metUnifcmetu 20082  Filcfil 22450   fLim cflim 22539  UnifStcuss 22859  UnifSpcusp 22860  CauFil_uccfilu 22892  CUnifSpccusp 22903  ∞MetSpcxms 22924  MetSpcms 22925  CauFilccfil 23856  CMetccmet 23858  CMetSpccms 23936

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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-map 8391  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xneg 12495  df-xadd 12496  df-xmul 12497  df-ico 12732  df-topgen 16709  df-psmet 20083  df-xmet 20084  df-met 20085  df-bl 20086  df-mopn 20087  df-fbas 20088  df-fg 20089  df-metu 20090  df-top 21499  df-topon 21516  df-topsp 21538  df-bases 21551  df-fil 22451  df-ust 22806  df-utop 22837  df-usp 22863  df-cfilu 22893  df-cusp 22904  df-xms 22927  df-ms 22928  df-cfil 23859  df-cmet 23861  df-cms 23939

This theorem is referenced by:  cnfldcusp  23961  recusp  23986