Theorem stoweidlem58 47068

Description: This theorem proves Lemma 2 in [BrosowskiDeutsh] p. 91. Here D is used to represent the set A of Lemma 2, because here the variable A is used for the subalgebra of functions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
stoweidlem58.1	⊢ Ⅎ𝑡𝐷
stoweidlem58.2	⊢ Ⅎ𝑡𝑈
stoweidlem58.3	⊢ Ⅎ𝑡𝜑
stoweidlem58.4	⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
stoweidlem58.5	⊢ 𝑇 = ∪ 𝐽
stoweidlem58.6	⊢ 𝐶 = (𝐽 Cn 𝐾)
stoweidlem58.7	⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
stoweidlem58.8	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝐶)
stoweidlem58.9	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) + (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
stoweidlem58.10	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) · (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
stoweidlem58.11	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑎) ∈ 𝐴)
stoweidlem58.12	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝑇 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇 ∧ 𝑟 ≠ 𝑡)) → ∃𝑞 ∈ 𝐴 (𝑞‘𝑟) ≠ (𝑞‘𝑡))
stoweidlem58.13	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (Clsd‘𝐽))
stoweidlem58.14	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (Clsd‘𝐽))
stoweidlem58.15	⊢ (𝜑 → (𝐵 ∩ 𝐷) = ∅)
stoweidlem58.16	⊢ 𝑈 = (𝑇 ∖ 𝐵)
stoweidlem58.17	⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ ℝ+)
stoweidlem58.18	⊢ (𝜑 → 𝐸 < (1 / 3))

Assertion

Ref	Expression
stoweidlem58	⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (𝑥‘𝑡) ∧ (𝑥‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐷 (𝑥‘𝑡) < 𝐸 ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐵 (1 − 𝐸) < (𝑥‘𝑡)))

Distinct variable groups:   𝑓,𝑎,𝑟,𝑡,𝐴,𝑞   𝐷,𝑎,𝑓,𝑟   𝑇,𝑎,𝑓,𝑟,𝑡   𝑈,𝑎,𝑓,𝑟   𝜑,𝑎,𝑓,𝑟   𝑓,𝑔,𝑟,𝑡,𝐴   𝑓,𝐸,𝑔,𝑟,𝑡   𝑥,𝑓,𝑔,𝑡,𝐴   𝐵,𝑓,𝑔,𝑟   𝑓,𝐽,𝑔,𝑟,𝑡   𝑔,𝑞,𝐷   𝑇,𝑔   𝑈,𝑔   𝜑,𝑔   𝐷,𝑞   𝑇,𝑞   𝑈,𝑞   𝜑,𝑞   𝑡,𝐾   𝑥,𝐵   𝑥,𝐷   𝑥,𝐸   𝑥,𝑇

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑡)   𝐵(𝑡, 𝑞, 𝑎)   𝐶(𝑥, 𝑡, 𝑓, 𝑔, 𝑟, 𝑞, 𝑎)   𝐷(𝑡)   𝑈(𝑥, 𝑡)   𝐸(𝑞, 𝑎)   𝐽(𝑥, 𝑞, 𝑎)   𝐾(𝑥, 𝑓, 𝑔, 𝑟, 𝑞, 𝑎)

Proof of Theorem stoweidlem58

Dummy variables 𝑒 ℎ 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		stoweidlem58.1	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑡𝐷
2		stoweidlem58.3	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑡𝜑
3	1	nfeq1 2937	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑡 𝐷 = ∅
4	2, 3	nfan 1931	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑡(𝜑 ∧ 𝐷 = ∅)
5		eqid 2760	. . 3 ⊢ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 1) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 1)
6		stoweidlem58.5	. . 3 ⊢ 𝑇 = ∪ 𝐽
7		stoweidlem58.11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑎) ∈ 𝐴)
8	7	adantlr 728	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐷 = ∅) ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑎) ∈ 𝐴)
9		stoweidlem58.13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ (Clsd‘𝐽))
10	9	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 = ∅) → 𝐵 ∈ (Clsd‘𝐽))
11		stoweidlem58.17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ ℝ+)
12	11	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 = ∅) → 𝐸 ∈ ℝ+)
13		simpr 490	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 = ∅) → 𝐷 = ∅)
14	1, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 13	stoweidlem18 47028	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 = ∅) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (𝑥‘𝑡) ∧ (𝑥‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐷 (𝑥‘𝑡) < 𝐸 ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐵 (1 − 𝐸) < (𝑥‘𝑡)))
15		stoweidlem58.2	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑡𝑈
16		nfcv 2922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡∅
17	1, 16	nfne 3058	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑡 𝐷 ≠ ∅
18	2, 17	nfan 1931	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑡(𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅)
19		eqid 2760	. . 3 ⊢ {ℎ ∈ 𝐴 ∣ ∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (ℎ‘𝑡) ∧ (ℎ‘𝑡) ≤ 1)} = {ℎ ∈ 𝐴 ∣ ∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (ℎ‘𝑡) ∧ (ℎ‘𝑡) ≤ 1)}
20		eqid 2760	. . 3 ⊢ {𝑤 ∈ 𝐽 ∣ ∀𝑒 ∈ ℝ+ ∃ℎ ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (ℎ‘𝑡) ∧ (ℎ‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝑤 (ℎ‘𝑡) < 𝑒 ∧ ∀𝑡 ∈ (𝑇 ∖ 𝑈)(1 − 𝑒) < (ℎ‘𝑡))} = {𝑤 ∈ 𝐽 ∣ ∀𝑒 ∈ ℝ+ ∃ℎ ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (ℎ‘𝑡) ∧ (ℎ‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝑤 (ℎ‘𝑡) < 𝑒 ∧ ∀𝑡 ∈ (𝑇 ∖ 𝑈)(1 − 𝑒) < (ℎ‘𝑡))}
21		stoweidlem58.4	. . 3 ⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
22		stoweidlem58.6	. . 3 ⊢ 𝐶 = (𝐽 Cn 𝐾)
23		stoweidlem58.16	. . 3 ⊢ 𝑈 = (𝑇 ∖ 𝐵)
24		stoweidlem58.7	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Comp)
25	24	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐽 ∈ Comp)
26		stoweidlem58.8	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝐶)
27	26	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐴 ⊆ 𝐶)
28		stoweidlem58.9	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) + (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
29	28	3adant1r 1196	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) + (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
30		stoweidlem58.10	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) · (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
31	30	3adant1r 1196	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) · (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
32	7	adantlr 728	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑎) ∈ 𝐴)
33		stoweidlem58.12	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝑇 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇 ∧ 𝑟 ≠ 𝑡)) → ∃𝑞 ∈ 𝐴 (𝑞‘𝑟) ≠ (𝑞‘𝑡))
34	33	adantlr 728	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) ∧ (𝑟 ∈ 𝑇 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇 ∧ 𝑟 ≠ 𝑡)) → ∃𝑞 ∈ 𝐴 (𝑞‘𝑟) ≠ (𝑞‘𝑡))
35	9	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐵 ∈ (Clsd‘𝐽))
36		stoweidlem58.14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (Clsd‘𝐽))
37	36	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐷 ∈ (Clsd‘𝐽))
38		stoweidlem58.15	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∩ 𝐷) = ∅)
39	38	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → (𝐵 ∩ 𝐷) = ∅)
40		simpr 490	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐷 ≠ ∅)
41	11	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐸 ∈ ℝ+)
42		stoweidlem58.18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐸 < (1 / 3))
43	42	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → 𝐸 < (1 / 3))
44	1, 15, 18, 19, 20, 21, 6, 22, 23, 25, 27, 29, 31, 32, 34, 35, 37, 39, 40, 41, 43	stoweidlem57 47067	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ≠ ∅) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (𝑥‘𝑡) ∧ (𝑥‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐷 (𝑥‘𝑡) < 𝐸 ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐵 (1 − 𝐸) < (𝑥‘𝑡)))
45	14, 44	pm2.61dane 3042	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ 𝐴 (∀𝑡 ∈ 𝑇 (0 ≤ (𝑥‘𝑡) ∧ (𝑥‘𝑡) ≤ 1) ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐷 (𝑥‘𝑡) < 𝐸 ∧ ∀𝑡 ∈ 𝐵 (1 − 𝐸) < (𝑥‘𝑡)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2907   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045   ∩ cin 4089  ∅c0 4278  ∪ cuni 4866   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ran crn 5651  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541   / cdiv 11973  3c3 12398  ℝ⁺crp 13120  (,)cioo 13476  topGenctg 17608  Clsdccld 23334   Cn ccn 23542  Compccmp 23704

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641

This theorem is used by:  stoweidlem59  47069