MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ucnextcn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ucnextcn 24602
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.
StepHypRef 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))
141, 13ressust 24562 . . . . . 6 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
1512, 10, 14syl2anc 596 . . . . 5 (𝜑 → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
16 cuspusp 24598 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ CUnifSp → 𝑊 ∈ UnifSp)
178, 16syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑊 ∈ UnifSp)
182, 5, 4isusp 24560 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ UnifSp ↔ (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
1917, 18sylib 221 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
2019simpld 500 . . . . 5 (𝜑 → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
21 isucn 24576 . . . . 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)))))
2215, 20, 21syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴⟶𝑌 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑇 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹‘𝑦)𝑤(𝐹‘𝑧)))))
2311, 22mpbid 235 . . 3 (𝜑 → (𝐹:𝐴⟶𝑌 ∧ ∀𝑤 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑇 ∀𝑦 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹‘𝑦)𝑤(𝐹‘𝑧))))
2423simpld 500 . 2 (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝑌)
25 ucnextcn.c . 2 (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
2620adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
2726elfvexd 6913 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑌 ∈ V)
28 simpr 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ 𝑋)
2925adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
3028, 29eleqtrrd 2864 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴))
311, 3istps 23232 . . . . . . . . 9 (𝑉 ∈ TopSp ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
326, 31sylib 221 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3332adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3410adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐴 ⊆ 𝑋)
35 trnei 24191 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐴 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3633, 34, 28, 35syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3730, 36mpbid 235 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
38 filfbas 24147 . . . . 5 ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
3937, 38syl 18 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
4024adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐹:𝐴⟶𝑌)
41 fmval 24242 . . . 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))))
4227, 39, 40, 41syl3anc 1398 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))))
4315adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
4411adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
45 ucnextcn.s . . . . . . . . . . 11 𝑆 = (UnifSt‘𝑉)
461, 45, 3isusp 24560 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ UnifSp ↔ (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4712, 46sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4847simpld 500 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
4948adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
5012adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑉 ∈ UnifSp)
516adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑉 ∈ TopSp)
521, 3, 45neipcfilu 24594 . . . . . . . 8 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝑉 ∈ TopSp ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu‘𝑆))
5350, 51, 28, 52syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu‘𝑆))
54 0nelfb 24130 . . . . . . . 8 ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
5539, 54syl 18 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
56 trcfilu 24592 . . . . . . 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))))
5749, 53, 55, 34, 56syl121anc 1402 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
5843elfvexd 6913 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ V)
59 ressuss 24561 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ V → (UnifSt‘(𝑉 ↾s 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴)))
6045oveq1i 7422 . . . . . . . . 9 (𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴))
6159, 13, 603eqtr4g 2821 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ V → 𝑇 = (𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴)))
6261fveq2d 6881 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ V → (CauFilu‘𝑇) = (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
6358, 62syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (CauFilu‘𝑇) = (CauFilu‘(𝑆 ↾t (𝐴 × 𝐴))))
6457, 63eleqtrrd 2864 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘𝑇))
65 imaeq2 6050 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑏 → (𝐹 “ 𝑎) = (𝐹 “ 𝑏))
6665cbvmptv 5209 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) = (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑏))
6766rneqi 5919 . . . . 5 ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) = ran (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑏))
6843, 26, 44, 64, 67fmucnd 24590 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎)) ∈ (CauFilu‘𝑈))
69 cfilufg 24591 . . . 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))
7026, 68, 69syl2anc 596 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹 “ 𝑎))) ∈ (CauFilu‘𝑈))
7142, 70eqeltrd 2861 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∈ (CauFilu‘𝑈))
721, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 24, 25, 71cnextucn 24601 1 (𝜑 → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ∃wrex 3087  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  {csn 4584   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186   × cxp 5649  ran crn 5652   “ cima 5654  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  Basecbs 17367   ↾s cress 17388   ↾t crest 17571  TopOpenctopn 17572  fBascfbas 21646  filGencfg 21647  TopOnctopon 23208  TopSpctps 23230  clsccl 23316  neicnei 23395   Cn ccn 23522  Hauscha 23606  Filcfil 24144   FilMap cfm 24232  CnExtccnext 24358  UnifOncust 24499  unifTopcutop 24529  UnifStcuss 24552  UnifSpcusp 24553   Cnucucn 24573  CauFiluccfilu 24584  CUnifSpccusp 24595
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-pm 8834  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fi 9387  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-unif 17431  df-rest 17573  df-topgen 17594  df-fbas 21655  df-fg 21656  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cld 23317  df-ntr 23318  df-cls 23319  df-nei 23396  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-haus 23613  df-reg 23614  df-tx 23861  df-fil 24145  df-fm 24237  df-flim 24238  df-flf 24239  df-cnext 24359  df-ust 24500  df-utop 24530  df-uss 24555  df-usp 24556  df-ucn 24574  df-cfilu 24585  df-cusp 24596
This theorem is used by:  rrhcn  34611
  Copyright terms: Public domain W3C validator