Theorem ucnextcn 24343

Description: Extension by continuity. Theorem 2 of [BourbakiTop1] p. II.20. Given an uniform space on a set 𝑋, a subset 𝐴 dense in 𝑋, and a function 𝐹 uniformly continuous from 𝐴 to 𝑌, that function can be extended by continuity to the whole 𝑋, and its extension is uniformly continuous. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jan-2018.)

Hypotheses

Ref	Expression
ucnextcn.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝑉)
ucnextcn.y	⊢ 𝑌 = (Base‘𝑊)
ucnextcn.j	⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑉)
ucnextcn.k	⊢ 𝐾 = (TopOpen‘𝑊)
ucnextcn.s	⊢ 𝑆 = (UnifSt‘𝑉)
ucnextcn.t	⊢ 𝑇 = (UnifSt‘(𝑉 ↾s 𝐴))
ucnextcn.u	⊢ 𝑈 = (UnifSt‘𝑊)
ucnextcn.v	⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ TopSp)
ucnextcn.r	⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ UnifSp)
ucnextcn.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ TopSp)
ucnextcn.z	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ CUnifSp)
ucnextcn.h	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ Haus)
ucnextcn.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝑋)
ucnextcn.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
ucnextcn.c	⊢ (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)

Assertion

Ref	Expression
ucnextcn	⊢ (𝜑 → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾))

Proof of Theorem ucnextcn

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑣 𝑤 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ucnextcn.x	. 2 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝑉)
2		ucnextcn.y	. 2 ⊢ 𝑌 = (Base‘𝑊)
3		ucnextcn.j	. 2 ⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑉)
4		ucnextcn.k	. 2 ⊢ 𝐾 = (TopOpen‘𝑊)
5		ucnextcn.u	. 2 ⊢ 𝑈 = (UnifSt‘𝑊)
6		ucnextcn.v	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ TopSp)
7		ucnextcn.w	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ TopSp)
8		ucnextcn.z	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ CUnifSp)
9		ucnextcn.h	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ Haus)
10		ucnextcn.a	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝑋)
11		ucnextcn.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
12		ucnextcn.r	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ UnifSp)
13		ucnextcn.t	. . . . . . 7 ⊢ 𝑇 = (UnifSt‘(𝑉 ↾s 𝐴))
14	1, 13	ressust 24303	. . . . . 6 ⊢ ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
15	12, 10, 14	syl2anc 593	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
16		cuspusp 24339	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ CUnifSp → 𝑊 ∈ UnifSp)
17	8, 16	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ UnifSp)
18	2, 5, 4	isusp 24301	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ UnifSp ↔ (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
19	17, 18	sylib 220	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
20	19	simpld 498	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
21		isucn 24317	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴) ∧ 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌)) → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴⟶𝑌 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑇 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹‘𝑦)𝑤(𝐹‘𝑧)))))
22	15, 20, 21	syl2anc 593	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴⟶𝑌 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑇 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹‘𝑦)𝑤(𝐹‘𝑧)))))
23	11, 22	mpbid 234	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹:𝐴⟶𝑌 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑇 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹‘𝑦)𝑤(𝐹‘𝑧))))
24	23	simpld 498	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝑌)
25		ucnextcn.c	. 2 ⊢ (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
26	20	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
27	26	elfvexd 6899	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑌 ∈ V)
28		simpr 488	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ 𝑋)
29	25	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
30	28, 29	eleqtrrd 2864	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴))
31	1, 3	istps 22974	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑉 ∈ TopSp ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
32	6, 31	sylib 220	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
33	32	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
34	10	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐴 ⊆ 𝑋)
35		trnei 23932	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
36	33, 34, 28, 35	syl3anc 1389	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
37	30, 36	mpbid 234	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
38		filfbas 23888	. . . . 5 ⊢ ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
39	37, 38	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
40	24	adantr 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐹:𝐴⟶𝑌)
41		fmval 23983	. . . 4 ⊢ ((𝑌 ∈ V ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴) ∧ 𝐹:𝐴⟶𝑌) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))))
42	27, 39, 40, 41	syl3anc 1389	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))))
43	15	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
44	11	adantr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
45		ucnextcn.s	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = (UnifSt‘𝑉)
46	1, 45, 3	isusp 24301	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 ∈ UnifSp ↔ (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
47	12, 46	sylib 220	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
48	47	simpld 498	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
49	48	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
50	12	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑉 ∈ UnifSp)
51	6	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑉 ∈ TopSp)
52	1, 3, 45	neipcfilu 24335	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝑉 ∈ TopSp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu‘𝑆))
53	50, 51, 28, 52	syl3anc 1389	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu‘𝑆))
54		0nelfb 23871	. . . . . . . 8 ⊢ ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
55	39, 54	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
56		trcfilu 24333	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu‘𝑆) ∧ ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
57	49, 53, 55, 34, 56	syl121anc 1393	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
58	43	elfvexd 6899	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ V)
59		ressuss 24302	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∈ V → (UnifSt‘(𝑉 ↾s 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴)))
60	45	oveq1i 7402	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴))
61	59, 13, 60	3eqtr4g 2821	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ V → 𝑇 = (𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴)))
62	61	fveq2d 6867	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ V → (CauFilu‘𝑇) = (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
63	58, 62	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (CauFilu‘𝑇) = (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
64	57, 63	eleqtrrd 2864	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘𝑇))
65		imaeq2 6042	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (𝐹 “ 𝑎) = (𝐹 “ 𝑏))
66	65	cbvmptv 5203	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) = (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑏))
67	66	rneqi 5911	. . . . 5 ⊢ ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) = ran (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑏))
68	43, 26, 44, 64, 67	fmucnd 24331	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) ∈ (CauFilu‘𝑈))
69		cfilufg 24332	. . . 4 ⊢ ((𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) ∈ (CauFilu‘𝑈)) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))) ∈ (CauFilu‘𝑈))
70	26, 68, 69	syl2anc 593	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))) ∈ (CauFilu‘𝑈))
71	42, 70	eqeltrd 2861	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∈ (CauFilu‘𝑈))
72	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 24, 25, 71	cnextucn 24342	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   = wceq 1559   ∈ wcel 2141  ∀wral 3075  ∃wrex 3085  Vcvv 3453   ⊆ wss 3904  ∅c0 4285  {csn 4581   class class class wbr 5099   ↦ cmpt 5180   × cxp 5643  ran crn 5646   “ cima 5648  ⟶wf 6513  ‘cfv 6517  (class class class)co 7392  Basecbs 17228   ↾_s cress 17249   ↾_t crest 17432  TopOpenctopn 17433  fBascfbas 21392  filGencfg 21393  TopOnctopon 22950  TopSpctps 22972  clsccl 23058  neicnei 23137   Cn ccn 23264  Hauscha 23348  Filcfil 23885   FilMap cfm 23973  CnExtccnext 24099  UnifOncust 24240  unifTopcutop 24270  UnifStcuss 24293  UnifSpcusp 24294   Cn_ucucn 24314  CauFil_uccfilu 24325  CUnifSpccusp 24336

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5226  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5321  ax-pr 5389  ax-un 7714  ax-cnex 11126  ax-resscn 11127  ax-1cn 11128  ax-icn 11129  ax-addcl 11130  ax-addrcl 11131  ax-mulcl 11132  ax-mulrcl 11133  ax-mulcom 11134  ax-addass 11135  ax-mulass 11136  ax-distr 11137  ax-i2m1 11138  ax-1ne0 11139  ax-1rid 11140  ax-rnegex 11141  ax-rrecex 11142  ax-cnre 11143  ax-pre-lttri 11144  ax-pre-lttrn 11145  ax-pre-ltadd 11146  ax-pre-mulgt0 11147

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3061  df-ral 3076  df-rex 3086  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5540  df-eprel 5545  df-po 5553  df-so 5554  df-fr 5598  df-we 5600  df-xp 5651  df-rel 5652  df-cnv 5653  df-co 5654  df-dm 5655  df-rn 5656  df-res 5657  df-ima 5658  df-pred 6284  df-ord 6345  df-on 6346  df-lim 6347  df-suc 6348  df-iota 6473  df-fun 6519  df-fn 6520  df-f 6521  df-f1 6522  df-fo 6523  df-f1o 6524  df-fv 6525  df-riota 7349  df-ov 7395  df-oprab 7396  df-mpo 7397  df-om 7843  df-1st 7966  df-2nd 7967  df-frecs 8257  df-wrecs 8288  df-recs 8337  df-rdg 8376  df-1o 8432  df-2o 8433  df-er 8673  df-map 8805  df-pm 8806  df-en 8924  df-dom 8925  df-sdom 8926  df-fin 8927  df-fi 9354  df-pnf 11215  df-mnf 11216  df-xr 11217  df-ltxr 11218  df-le 11219  df-sub 11413  df-neg 11414  df-nn 12208  df-2 12277  df-3 12278  df-4 12279  df-5 12280  df-6 12281  df-7 12282  df-8 12283  df-9 12284  df-n0 12479  df-z 12566  df-dec 12686  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-ress 17250  df-unif 17292  df-rest 17434  df-topgen 17455  df-fbas 21401  df-fg 21402  df-top 22934  df-topon 22951  df-topsp 22973  df-bases 22986  df-cld 23059  df-ntr 23060  df-cls 23061  df-nei 23138  df-cn 23267  df-cnp 23268  df-haus 23355  df-reg 23356  df-tx 23602  df-fil 23886  df-fm 23978  df-flim 23979  df-flf 23980  df-cnext 24100  df-ust 24241  df-utop 24271  df-uss 24296  df-usp 24297  df-ucn 24315  df-cfilu 24326  df-cusp 24337

This theorem is referenced by:  rrhcn  34255