Theorem dnicn 36466

Description: The "distance to nearest integer" function is continuous. (Contributed by Asger C. Ipsen, 4-Apr-2021.)

Hypothesis

Ref	Expression
dnicn.1	⊢ 𝑇 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (abs‘((⌊‘(𝑥 + (1 / 2))) − 𝑥)))

Assertion

Ref	Expression
dnicn	⊢ 𝑇 ∈ (ℝ–cn→ℝ)

Proof of Theorem dnicn

Dummy variables 𝑑 𝑒 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dnicn.1	. . 3 ⊢ 𝑇 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (abs‘((⌊‘(𝑥 + (1 / 2))) − 𝑥)))
2	1	dnif 36448	. 2 ⊢ 𝑇:ℝ⟶ℝ
3		simpr 484	. . . 4 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) → 𝑒 ∈ ℝ+)
4		simplr 768	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → 𝑧 ∈ ℝ)
5	1, 4	dnicld2 36447	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (𝑇‘𝑧) ∈ ℝ)
6		simplll 774	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → 𝑦 ∈ ℝ)
7	1, 6	dnicld2 36447	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (𝑇‘𝑦) ∈ ℝ)
8	5, 7	resubcld 11548	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → ((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦)) ∈ ℝ)
9	8	recnd 11143	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → ((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦)) ∈ ℂ)
10	9	abscld 15346	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) ∈ ℝ)
11	4, 6	resubcld 11548	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (𝑧 − 𝑦) ∈ ℝ)
12	11	recnd 11143	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (𝑧 − 𝑦) ∈ ℂ)
13	12	abscld 15346	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (abs‘(𝑧 − 𝑦)) ∈ ℝ)
14	3	ad2antrr 726	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → 𝑒 ∈ ℝ+)
15	14	rpred 12937	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → 𝑒 ∈ ℝ)
16	1, 6, 4	dnibnd 36465	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) ≤ (abs‘(𝑧 − 𝑦)))
17		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒)
18	10, 13, 15, 16, 17	lelttrd 11274	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒) → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒)
19	18	ex 412	. . . . 5 ⊢ (((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧 ∈ ℝ) → ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒))
20	19	ralrimiva 3121	. . . 4 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) → ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒))
21		breq2 5096	. . . . 5 ⊢ (𝑑 = 𝑒 → ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 ↔ (abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒))
22	21	rspceaimv 3583	. . . 4 ⊢ ((𝑒 ∈ ℝ+ ∧ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑒 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒)) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒))
23	3, 20, 22	syl2anc 584	. . 3 ⊢ ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑒 ∈ ℝ+) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒))
24	23	rgen2 3169	. 2 ⊢ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑒 ∈ ℝ+ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒)
25		ax-resscn 11066	. . 3 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
26		elcncf2 24781	. . 3 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → (𝑇 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑇:ℝ⟶ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑒 ∈ ℝ+ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒))))
27	25, 25, 26	mp2an 692	. 2 ⊢ (𝑇 ∈ (ℝ–cn→ℝ) ↔ (𝑇:ℝ⟶ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ ℝ ∀𝑒 ∈ ℝ+ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ∀𝑧 ∈ ℝ ((abs‘(𝑧 − 𝑦)) < 𝑑 → (abs‘((𝑇‘𝑧) − (𝑇‘𝑦))) < 𝑒)))
28	2, 24, 27	mpbir2an 711	1 ⊢ 𝑇 ∈ (ℝ–cn→ℝ)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3044  ∃wrex 3053   ⊆ wss 3903   class class class wbr 5092   ↦ cmpt 5173  ⟶wf 6478  ‘cfv 6482  (class class class)co 7349  ℂcc 11007  ℝcr 11008  1c1 11010   + caddc 11012   < clt 11149   − cmin 11347   / cdiv 11777  2c2 12183  ℝ⁺crp 12893  ⌊cfl 13694  abscabs 15141  –cn→ccncf 24767

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086  ax-pre-sup 11087

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-om 7800  df-2nd 7925  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-er 8625  df-map 8755  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-sup 9332  df-inf 9333  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-div 11778  df-nn 12129  df-2 12191  df-3 12192  df-n0 12385  df-z 12472  df-uz 12736  df-rp 12894  df-fl 13696  df-seq 13909  df-exp 13969  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-cncf 24769

This theorem is referenced by:  knoppcnlem10  36476