Theorem cnrehmeo 25017

Description: The canonical bijection from (ℝ × ℝ) to ℂ described in cnref1o 12988 is in fact a homeomorphism of the usual topologies on these sets. (It is also an isometry, if (ℝ × ℝ) is metrized with the l<SUP>2</SUP> norm.) (Contributed by Mario Carneiro, 25-Aug-2014.) Avoid ax-mulf 11155. (Revised by GG, 16-Mar-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
cnrehmeo.1	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + (i · 𝑦)))
cnrehmeo.2	⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
cnrehmeo.3	⊢ 𝐾 = (TopOpen‘ℂfld)

Assertion

Ref	Expression
cnrehmeo	⊢ 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾)

Distinct variable group:   𝑥,𝑦,𝐾

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)   𝐽(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem cnrehmeo

Dummy variables 𝑧 𝑢 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cnrehmeo.1	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + (i · 𝑦)))
2		cnrehmeo.2	. . . . . . 7 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
3		retopon 24825	. . . . . . 7 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ (TopOn‘ℝ)
4	2, 3	eqeltri 2860	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 ∈ (TopOn‘ℝ)
5	4	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → 𝐽 ∈ (TopOn‘ℝ))
6		cnrehmeo.3	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (TopOpen‘ℂfld)
7	6	cnfldtop 24845	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 ∈ Top
8		cnrest2r 23349	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ Top → ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)) ⊆ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
9	7, 8	mp1i 13	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)) ⊆ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
10	5, 5	cnmpt1st 23730	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽))
11	6	tgioo2 24865	. . . . . . . . 9 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (𝐾 ↾t ℝ)
12	2, 11	eqtri 2787	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (𝐾 ↾t ℝ)
13	12	oveq2i 7409	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽) = ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ))
14	10, 13	eleqtrdi 2874	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)))
15	9, 14	sseldd 3939	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
16	6	cnfldtopon 24844	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ)
17	16	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ))
18		ax-icn 11134	. . . . . . . 8 ⊢ i ∈ ℂ
19	18	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → i ∈ ℂ)
20	5, 5, 17, 19	cnmpt2c 23732	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ i) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
21	5, 5	cnmpt2nd 23731	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽))
22	21, 13	eleqtrdi 2874	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)))
23	9, 22	sseldd 3939	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
24	6	mpomulcn 24931	. . . . . . 7 ⊢ (𝑢 ∈ ℂ, 𝑣 ∈ ℂ ↦ (𝑢 · 𝑣)) ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾)
25	24	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑢 ∈ ℂ, 𝑣 ∈ ℂ ↦ (𝑢 · 𝑣)) ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾))
26		oveq12 7407	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 = i ∧ 𝑣 = 𝑦) → (𝑢 · 𝑣) = (i · 𝑦))
27	5, 5, 20, 23, 17, 17, 25, 26	cnmpt22 23736	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (i · 𝑦)) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
28	6	addcn 24928	. . . . . 6 ⊢ + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾)
29	28	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾))
30	5, 5, 15, 27, 29	cnmpt22f 23737	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + (i · 𝑦))) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
31	1, 30	eqeltrid 2868	. . 3 ⊢ (⊤ → 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
32	1	cnrecnv 15194	. . . 4 ⊢ ◡𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ ⟨(ℜ‘𝑧), (ℑ‘𝑧)⟩)
33		ref 15141	. . . . . . . 8 ⊢ ℜ:ℂ⟶ℝ
34	33	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℜ:ℂ⟶ℝ)
35	34	feqmptd 6937	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℜ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑧)))
36		recncf 24966	. . . . . . 7 ⊢ ℜ ∈ (ℂ–cn→ℝ)
37		ssid 3960	. . . . . . . 8 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
38		ax-resscn 11132	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
39	16	toponrestid 22983	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = (𝐾 ↾t ℂ)
40	6, 39, 12	cncfcn 24974	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℂ ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (ℂ–cn→ℝ) = (𝐾 Cn 𝐽))
41	37, 38, 40	mp2an 702	. . . . . . 7 ⊢ (ℂ–cn→ℝ) = (𝐾 Cn 𝐽)
42	36, 41	eleqtri 2862	. . . . . 6 ⊢ ℜ ∈ (𝐾 Cn 𝐽)
43	35, 42	eqeltrrdi 2873	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑧)) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
44		imf 15142	. . . . . . . 8 ⊢ ℑ:ℂ⟶ℝ
45	44	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℑ:ℂ⟶ℝ)
46	45	feqmptd 6937	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℑ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑧)))
47		imcncf 24967	. . . . . . 7 ⊢ ℑ ∈ (ℂ–cn→ℝ)
48	47, 41	eleqtri 2862	. . . . . 6 ⊢ ℑ ∈ (𝐾 Cn 𝐽)
49	46, 48	eqeltrrdi 2873	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑧)) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
50	17, 43, 49	cnmpt1t 23727	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ ⟨(ℜ‘𝑧), (ℑ‘𝑧)⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽)))
51	32, 50	eqeltrid 2868	. . 3 ⊢ (⊤ → ◡𝐹 ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽)))
52		ishmeo 23821	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾) ↔ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽))))
53	31, 51, 52	sylanbrc 592	. 2 ⊢ (⊤ → 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾))
54	53	mptru 1569	1 ⊢ 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾)

Syntax hints:   = wceq 1562  ⊤wtru 1563   ∈ wcel 2144   ⊆ wss 3906  ⟨cop 4590   ↦ cmpt 5183  ^◡ccnv 5648  ran crn 5650  ⟶wf 6519  ‘cfv 6523  (class class class)co 7398   ∈ cmpo 7400  ℂcc 11073  ℝcr 11074  ici 11077   + caddc 11078   · cmul 11080  (,)cioo 13351  ℜcre 15126  ℑcim 15127   ↾_t crest 17451  TopOpenctopn 17452  topGenctg 17468  ℂ_fldccnfld 21426  Topctop 22955  TopOnctopon 22972   Cn ccn 23286   ×_t ctx 23622  Homeochmeo 23815  –cn→ccncf 24940

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153  ax-addf 11154

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-of 7662  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8143  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-map 8812  df-ixp 8882  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9899  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-ioo 13355  df-icc 13358  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-seq 14017  df-exp 14077  df-hash 14346  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-struct 17185  df-sets 17202  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17248  df-ress 17269  df-plusg 17301  df-mulr 17302  df-starv 17303  df-sca 17304  df-vsca 17305  df-ip 17306  df-tset 17307  df-ple 17308  df-ds 17310  df-unif 17311  df-hom 17312  df-cco 17313  df-rest 17453  df-topn 17454  df-0g 17472  df-gsum 17473  df-topgen 17474  df-pt 17475  df-prds 17478  df-xrs 17534  df-qtop 17539  df-imas 17540  df-xps 17542  df-mre 17616  df-mrc 17617  df-acs 17619  df-mgm 18676  df-sgrp 18755  df-mnd 18771  df-submnd 18820  df-mulg 19112  df-cntz 19359  df-cmn 19824  df-psmet 21418  df-xmet 21419  df-met 21420  df-bl 21421  df-mopn 21422  df-cnfld 21427  df-top 22956  df-topon 22973  df-topsp 22995  df-bases 23008  df-cn 23289  df-cnp 23290  df-tx 23624  df-hmeo 23817  df-xms 24382  df-ms 24383  df-tms 24384  df-cncf 24942

This theorem is referenced by:  cnheiborlem  25018  mbfimaopnlem  25719  tpr2rico  34211