Theorem rfcnpre3 45069

Description: If F is a continuous function with respect to the standard topology, then the preimage A of the values greater than or equal to a given real B is a closed set. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
rfcnpre3.2	⊢ Ⅎ𝑡𝐹
rfcnpre3.3	⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
rfcnpre3.4	⊢ 𝑇 = ∪ 𝐽
rfcnpre3.5	⊢ 𝐴 = {𝑡 ∈ 𝑇 ∣ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡)}
rfcnpre3.6	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
rfcnpre3.8	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))

Assertion

Ref	Expression
rfcnpre3	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (Clsd‘𝐽))

Distinct variable groups:   𝑡,𝐵   𝑡,𝑇

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡)   𝐴(𝑡)   𝐹(𝑡)   𝐽(𝑡)   𝐾(𝑡)

Proof of Theorem rfcnpre3

Dummy variable 𝑠 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rfcnpre3.3	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
2		rfcnpre3.4	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑇 = ∪ 𝐽
3		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐽 Cn 𝐾) = (𝐽 Cn 𝐾)
4		rfcnpre3.8	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
5	1, 2, 3, 4	fcnre 45061	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑇⟶ℝ)
6		ffn 6651	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑇⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝑇)
7		elpreima 6991	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 Fn 𝑇 → (𝑠 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ↔ (𝑠 ∈ 𝑇 ∧ (𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞))))
8	5, 6, 7	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑠 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ↔ (𝑠 ∈ 𝑇 ∧ (𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞))))
9		rfcnpre3.6	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
10	9	rexrd 11159	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
11	10	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → 𝐵 ∈ ℝ*)
12		pnfxr 11163	. . . . . . . . 9 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
13		elico1 13285	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → ((𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ ((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠) ∧ (𝐹‘𝑠) < +∞)))
14	11, 12, 13	sylancl 586	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → ((𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ ((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠) ∧ (𝐹‘𝑠) < +∞)))
15		simpr2 1196	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ ((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠) ∧ (𝐹‘𝑠) < +∞)) → 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠))
16	5	ffvelcdmda 7017	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → (𝐹‘𝑠) ∈ ℝ)
17	16	rexrd 11159	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → (𝐹‘𝑠) ∈ ℝ*)
18	17	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)) → (𝐹‘𝑠) ∈ ℝ*)
19		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)) → 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠))
20	16	adantr 480	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)) → (𝐹‘𝑠) ∈ ℝ)
21		ltpnf 13016	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ → (𝐹‘𝑠) < +∞)
22	20, 21	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)) → (𝐹‘𝑠) < +∞)
23	18, 19, 22	3jca 1128	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)) → ((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠) ∧ (𝐹‘𝑠) < +∞))
24	15, 23	impbida 800	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → (((𝐹‘𝑠) ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠) ∧ (𝐹‘𝑠) < +∞) ↔ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)))
25	14, 24	bitrd 279	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑠 ∈ 𝑇) → ((𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞) ↔ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)))
26	25	pm5.32da 579	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑠 ∈ 𝑇 ∧ (𝐹‘𝑠) ∈ (𝐵[,)+∞)) ↔ (𝑠 ∈ 𝑇 ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠))))
27	8, 26	bitrd 279	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑠 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ↔ (𝑠 ∈ 𝑇 ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠))))
28		nfcv 2894	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡𝑠
29		nfcv 2894	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡𝑇
30		nfcv 2894	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑡𝐵
31		nfcv 2894	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑡 ≤
32		rfcnpre3.2	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑡𝐹
33	32, 28	nffv 6832	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑡(𝐹‘𝑠)
34	30, 31, 33	nfbr 5138	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)
35		fveq2 6822	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 = 𝑠 → (𝐹‘𝑡) = (𝐹‘𝑠))
36	35	breq2d 5103	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑠 → (𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡) ↔ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)))
37	28, 29, 34, 36	elrabf 3644	. . . . 5 ⊢ (𝑠 ∈ {𝑡 ∈ 𝑇 ∣ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡)} ↔ (𝑠 ∈ 𝑇 ∧ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑠)))
38	27, 37	bitr4di 289	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑠 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ↔ 𝑠 ∈ {𝑡 ∈ 𝑇 ∣ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡)}))
39	38	eqrdv 2729	. . 3 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) = {𝑡 ∈ 𝑇 ∣ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡)})
40		rfcnpre3.5	. . 3 ⊢ 𝐴 = {𝑡 ∈ 𝑇 ∣ 𝐵 ≤ (𝐹‘𝑡)}
41	39, 40	eqtr4di 2784	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) = 𝐴)
42		icopnfcld 24680	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ → (𝐵[,)+∞) ∈ (Clsd‘(topGen‘ran (,))))
43	9, 42	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵[,)+∞) ∈ (Clsd‘(topGen‘ran (,))))
44	1	fveq2i 6825	. . . 4 ⊢ (Clsd‘𝐾) = (Clsd‘(topGen‘ran (,)))
45	43, 44	eleqtrrdi 2842	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐵[,)+∞) ∈ (Clsd‘𝐾))
46		cnclima 23181	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ (𝐵[,)+∞) ∈ (Clsd‘𝐾)) → (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ∈ (Clsd‘𝐽))
47	4, 45, 46	syl2anc 584	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵[,)+∞)) ∈ (Clsd‘𝐽))
48	41, 47	eqeltrrd 2832	1 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (Clsd‘𝐽))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  Ⅎwnfc 2879  {crab 3395  ∪ cuni 4859   class class class wbr 5091  ^◡ccnv 5615  ran crn 5617   “ cima 5619   Fn wfn 6476  ⟶wf 6477  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  ℝcr 11002  +∞cpnf 11140  ℝ^*cxr 11142   < clt 11143   ≤ cle 11144  (,)cioo 13242  [,)cico 13244  topGenctg 17338  Clsdccld 22929   Cn ccn 23137

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-cnex 11059  ax-resscn 11060  ax-1cn 11061  ax-icn 11062  ax-addcl 11063  ax-addrcl 11064  ax-mulcl 11065  ax-mulrcl 11066  ax-mulcom 11067  ax-addass 11068  ax-mulass 11069  ax-distr 11070  ax-i2m1 11071  ax-1ne0 11072  ax-1rid 11073  ax-rnegex 11074  ax-rrecex 11075  ax-cnre 11076  ax-pre-lttri 11077  ax-pre-lttrn 11078  ax-pre-ltadd 11079  ax-pre-mulgt0 11080  ax-pre-sup 11081

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-er 8622  df-map 8752  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-sup 9326  df-inf 9327  df-pnf 11145  df-mnf 11146  df-xr 11147  df-ltxr 11148  df-le 11149  df-sub 11343  df-neg 11344  df-div 11772  df-nn 12123  df-n0 12379  df-z 12466  df-uz 12730  df-q 12844  df-ioo 13246  df-ico 13248  df-topgen 17344  df-top 22807  df-topon 22824  df-bases 22859  df-cld 22932  df-cn 23140

This theorem is referenced by:  stoweidlem59  46096