Theorem cnrehmeo 25123

Description: The canonical bijection from (ℝ × ℝ) to ℂ described in cnref1o 13015 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 11186. (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 24931	. . . . . . 7 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ (TopOn‘ℝ)
4	2, 3	eqeltri 2858	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 ∈ (TopOn‘ℝ)
5	4	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → 𝐽 ∈ (TopOn‘ℝ))
6		cnrehmeo.3	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (TopOpen‘ℂfld)
7	6	cnfldtop 24951	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 ∈ Top
8		cnrest2r 23455	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ Top → ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)) ⊆ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
9	7, 8	mp1i 14	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)) ⊆ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
10	5, 5	cnmpt1st 23836	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽))
11	6	tgioo2 24971	. . . . . . . . 9 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (𝐾 ↾t ℝ)
12	2, 11	eqtri 2785	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (𝐾 ↾t ℝ)
13	12	oveq2i 7423	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽) = ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ))
14	10, 13	eleqtrdi 2872	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)))
15	9, 14	sseldd 3937	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
16	6	cnfldtopon 24950	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ)
17	16	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ))
18		ax-icn 11165	. . . . . . . 8 ⊢ i ∈ ℂ
19	18	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → i ∈ ℂ)
20	5, 5, 17, 19	cnmpt2c 23838	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ i) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
21	5, 5	cnmpt2nd 23837	. . . . . . . 8 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽))
22	21, 13	eleqtrdi 2872	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn (𝐾 ↾t ℝ)))
23	9, 22	sseldd 3937	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
24	6	mpomulcn 25037	. . . . . . 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 7421	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 = i ∧ 𝑣 = 𝑦) → (𝑢 · 𝑣) = (i · 𝑦))
27	5, 5, 20, 23, 17, 17, 25, 26	cnmpt22 23842	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (i · 𝑦)) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
28	6	addcn 25034	. . . . . 6 ⊢ + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾)
29	28	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾))
30	5, 5, 15, 27, 29	cnmpt22f 23843	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + (i · 𝑦))) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
31	1, 30	eqeltrid 2866	. . 3 ⊢ (⊤ → 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
32	1	cnrecnv 15223	. . . 4 ⊢ ◡𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ ⟨(ℜ‘𝑧), (ℑ‘𝑧)⟩)
33		ref 15170	. . . . . . . 8 ⊢ ℜ:ℂ⟶ℝ
34	33	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℜ:ℂ⟶ℝ)
35	34	feqmptd 6949	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℜ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑧)))
36		recncf 25072	. . . . . . 7 ⊢ ℜ ∈ (ℂ–cn→ℝ)
37		ssid 3958	. . . . . . . 8 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
38		ax-resscn 11163	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
39	16	toponrestid 23089	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = (𝐾 ↾t ℂ)
40	6, 39, 12	cncfcn 25080	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℂ ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (ℂ–cn→ℝ) = (𝐾 Cn 𝐽))
41	37, 38, 40	mp2an 704	. . . . . . 7 ⊢ (ℂ–cn→ℝ) = (𝐾 Cn 𝐽)
42	36, 41	eleqtri 2860	. . . . . 6 ⊢ ℜ ∈ (𝐾 Cn 𝐽)
43	35, 42	eqeltrrdi 2871	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑧)) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
44		imf 15171	. . . . . . . 8 ⊢ ℑ:ℂ⟶ℝ
45	44	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℑ:ℂ⟶ℝ)
46	45	feqmptd 6949	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℑ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑧)))
47		imcncf 25073	. . . . . . 7 ⊢ ℑ ∈ (ℂ–cn→ℝ)
48	47, 41	eleqtri 2860	. . . . . 6 ⊢ ℑ ∈ (𝐾 Cn 𝐽)
49	46, 48	eqeltrrdi 2871	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑧)) ∈ (𝐾 Cn 𝐽))
50	17, 43, 49	cnmpt1t 23833	. . . 4 ⊢ (⊤ → (𝑧 ∈ ℂ ↦ ⟨(ℜ‘𝑧), (ℑ‘𝑧)⟩) ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽)))
51	32, 50	eqeltrid 2866	. . 3 ⊢ (⊤ → ◡𝐹 ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽)))
52		ishmeo 23927	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾) ↔ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽))))
53	31, 51, 52	sylanbrc 594	. 2 ⊢ (⊤ → 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾))
54	53	mptru 1576	1 ⊢ 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾)

This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1569  ⊤wtru 1570   ∈ wcel 2142   ⊆ wss 3904  ⟨cop 4594   ↦ cmpt 5191  ^◡ccnv 5659  ran crn 5661  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412   ∈ cmpo 7414  ℂcc 11104  ℝcr 11105  ici 11108   + caddc 11109   · cmul 11111  (,)cioo 13378  ℜcre 15155  ℑcim 15156   ↾_t crest 17479  TopOpenctopn 17480  topGenctg 17496  ℂ_fldccnfld 21533  Topctop 23061  TopOnctopon 23078   Cn ccn 23392   ×_t ctx 23728  Homeochmeo 23921  –cn→ccncf 25046

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-se 5614  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8155  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-er 8692  df-map 8824  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9320  df-fi 9369  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-card 9932  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-div 11878  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-4 12311  df-5 12312  df-6 12313  df-7 12314  df-8 12315  df-9 12316  df-n0 12511  df-z 12598  df-dec 12718  df-uz 12869  df-q 12979  df-rp 13023  df-xneg 13143  df-xadd 13144  df-xmul 13145  df-ioo 13382  df-icc 13385  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-seq 14045  df-exp 14105  df-hash 14374  df-cj 15157  df-re 15158  df-im 15159  df-sqrt 15293  df-abs 15294  df-struct 17213  df-sets 17230  df-slot 17248  df-ndx 17260  df-base 17276  df-ress 17297  df-plusg 17329  df-mulr 17330  df-starv 17331  df-sca 17332  df-vsca 17333  df-ip 17334  df-tset 17335  df-ple 17336  df-ds 17338  df-unif 17339  df-hom 17340  df-cco 17341  df-rest 17481  df-topn 17482  df-0g 17500  df-gsum 17501  df-topgen 17502  df-pt 17503  df-prds 17506  df-xrs 17562  df-qtop 17567  df-imas 17568  df-xps 17570  df-mre 17644  df-mrc 17645  df-acs 17647  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-submnd 18848  df-mulg 19140  df-cntz 19393  df-cmn 19858  df-psmet 21525  df-xmet 21526  df-met 21527  df-bl 21528  df-mopn 21529  df-cnfld 21534  df-top 23062  df-topon 23079  df-topsp 23101  df-bases 23114  df-cn 23395  df-cnp 23396  df-tx 23730  df-hmeo 23923  df-xms 24488  df-ms 24489  df-tms 24490  df-cncf 25048

This theorem is used by:  cnheiborlem  25124  mbfimaopnlem  25825  tpr2rico  34311