Theorem cnrehmeo 25301

Description: The canonical bijection from (ℝ × ℝ) to ℂ described in cnref1o 13137 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 11304. (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 25109	. . . . . . 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 25129	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 ∈ Top
8		cnrest2r 23632	. . . . . . 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 24014	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽))
11	6	tgioo2 25149	. . . . . . . . 9 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (𝐾 ↾t ℝ)
12	2, 11	eqtri 2786	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (𝐾 ↾t ℝ)
13	12	oveq2i 7451	. . . . . . 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 3914	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑥) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
16	6	cnfldtopon 25128	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ)
17	16	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → 𝐾 ∈ (TopOn‘ℂ))
18		ax-icn 11283	. . . . . . . 8 ⊢ i ∈ ℂ
19	18	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → i ∈ ℂ)
20	5, 5, 17, 19	cnmpt2c 24016	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ i) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
21	5, 5	cnmpt2nd 24015	. . . . . . . 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 3914	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝑦) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
24	6	mpomulcn 25215	. . . . . . 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 7449	. . . . . 6 ⊢ ((𝑢 = i ∧ 𝑣 = 𝑦) → (𝑢 · 𝑣) = (i · 𝑦))
27	5, 5, 20, 23, 17, 17, 25, 26	cnmpt22 24020	. . . . 5 ⊢ (⊤ → (𝑥 ∈ ℝ, 𝑦 ∈ ℝ ↦ (i · 𝑦)) ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾))
28	6	addcn 25212	. . . . . 6 ⊢ + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾)
29	28	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (⊤ → + ∈ ((𝐾 ×t 𝐾) Cn 𝐾))
30	5, 5, 15, 27, 29	cnmpt22f 24021	. . . 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 15358	. . . 4 ⊢ ◡𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ ⟨(ℜ‘𝑧), (ℑ‘𝑧)⟩)
33		ref 15305	. . . . . . . 8 ⊢ ℜ:ℂ⟶ℝ
34	33	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℜ:ℂ⟶ℝ)
35	34	feqmptd 6973	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℜ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑧)))
36		recncf 25250	. . . . . . 7 ⊢ ℜ ∈ (ℂ–cn→ℝ)
37		ssid 3935	. . . . . . . 8 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
38		ax-resscn 11281	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
39	16	toponrestid 23266	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = (𝐾 ↾t ℂ)
40	6, 39, 12	cncfcn 25258	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℂ ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (ℂ–cn→ℝ) = (𝐾 Cn 𝐽))
41	37, 38, 40	mp2an 705	. . . . . . 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 15306	. . . . . . . 8 ⊢ ℑ:ℂ⟶ℝ
45	44	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (⊤ → ℑ:ℂ⟶ℝ)
46	45	feqmptd 6973	. . . . . 6 ⊢ (⊤ → ℑ = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑧)))
47		imcncf 25251	. . . . . . 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 24011	. . . 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 24105	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾) ↔ (𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐾) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝐾 Cn (𝐽 ×t 𝐽))))
53	31, 51, 52	sylanbrc 595	. 2 ⊢ (⊤ → 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾))
54	53	mptru 1577	1 ⊢ 𝐹 ∈ ((𝐽 ×t 𝐽)Homeo𝐾)

This proof depends on syntax axioms:   = wceq 1570  ⊤wtru 1571   ∈ wcel 2147   ⊆ wss 3900  ⟨cop 4838   ↦ cmpt 5189  ^◡ccnv 5654  ran crn 5656  ⟶wf 6551  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ∈ cmpo 7442  ℂcc 11222  ℝcr 11223  ici 11226   + caddc 11227   · cmul 11229  (,)cioo 13500  ℜcre 15290  ℑcim 15291   ↾_t crest 17617  TopOpenctopn 17618  topGenctg 17634  ℂ_fldccnfld 21705  Topctop 23238  TopOnctopon 23255   Cn ccn 23569   ×_t ctx 23906  Homeochmeo 24099  –cn→ccncf 25224

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302  ax-addf 11303

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-er 8742  df-map 8874  df-ixp 8951  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-fi 9427  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-card 10044  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-xneg 13265  df-xadd 13266  df-xmul 13267  df-ioo 13504  df-icc 13507  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-seq 14169  df-exp 14229  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-starv 17469  df-sca 17470  df-vsca 17471  df-ip 17472  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-unif 17477  df-hom 17478  df-cco 17479  df-rest 17619  df-topn 17620  df-0g 17638  df-gsum 17639  df-topgen 17640  df-pt 17641  df-prds 17644  df-xrs 17700  df-qtop 17705  df-imas 17706  df-xps 17708  df-mre 17782  df-mrc 17783  df-acs 17785  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-mulg 19304  df-cntz 19558  df-cmn 20023  df-psmet 21697  df-xmet 21698  df-met 21699  df-bl 21700  df-mopn 21701  df-cnfld 21706  df-top 23239  df-topon 23256  df-topsp 23278  df-bases 23291  df-cn 23572  df-cnp 23573  df-tx 23908  df-hmeo 24101  df-xms 24666  df-ms 24667  df-tms 24668  df-cncf 25226

This theorem is used by:  cnheiborlem  25302  mbfimaopnlem  26003  tpr2rico  34611