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

Theorem ucnextcn 23364
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‘(𝑉s 𝐴))
ucnextcn.u 𝑈 = (UnifSt‘𝑊)
ucnextcn.v (𝜑𝑉 ∈ TopSp)
ucnextcn.r (𝜑𝑉 ∈ UnifSp)
ucnextcn.w (𝜑𝑊 ∈ TopSp)
ucnextcn.z (𝜑𝑊 ∈ CUnifSp)
ucnextcn.h (𝜑𝐾 ∈ Haus)
ucnextcn.a (𝜑𝐴𝑋)
ucnextcn.f (𝜑𝐹 ∈ (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 (𝜑𝑉 ∈ TopSp)
7 ucnextcn.w . 2 (𝜑𝑊 ∈ TopSp)
8 ucnextcn.z . 2 (𝜑𝑊 ∈ CUnifSp)
9 ucnextcn.h . 2 (𝜑𝐾 ∈ Haus)
10 ucnextcn.a . 2 (𝜑𝐴𝑋)
11 ucnextcn.f . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
12 ucnextcn.r . . . . . 6 (𝜑𝑉 ∈ UnifSp)
13 ucnextcn.t . . . . . . 7 𝑇 = (UnifSt‘(𝑉s 𝐴))
141, 13ressust 23323 . . . . . 6 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝐴𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
1512, 10, 14syl2anc 583 . . . . 5 (𝜑𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
16 cuspusp 23360 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ CUnifSp → 𝑊 ∈ UnifSp)
178, 16syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ UnifSp)
182, 5, 4isusp 23321 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ UnifSp ↔ (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
1917, 18sylib 217 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
2019simpld 494 . . . . 5 (𝜑𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
21 isucn 23338 . . . . 5 ((𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴) ∧ 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌)) → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧)))))
2215, 20, 21syl2anc 583 . . . 4 (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧)))))
2311, 22mpbid 231 . . 3 (𝜑 → (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧))))
2423simpld 494 . 2 (𝜑𝐹:𝐴𝑌)
25 ucnextcn.c . 2 (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
2620adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
2726elfvexd 6790 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑌 ∈ V)
28 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑥𝑋)
2925adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
3028, 29eleqtrrd 2842 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴))
311, 3istps 21991 . . . . . . . . 9 (𝑉 ∈ TopSp ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
326, 31sylib 217 . . . . . . . 8 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3332adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3410adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐴𝑋)
35 trnei 22951 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝑥𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3633, 34, 28, 35syl3anc 1369 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3730, 36mpbid 231 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
38 filfbas 22907 . . . . 5 ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
3937, 38syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴))
4024adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐹:𝐴𝑌)
41 fmval 23002 . . . 4 ((𝑌 ∈ V ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴) ∧ 𝐹:𝐴𝑌) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))))
4227, 39, 40, 41syl3anc 1369 . . 3 ((𝜑𝑥𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))))
4315adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
4411adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
45 ucnextcn.s . . . . . . . . . . 11 𝑆 = (UnifSt‘𝑉)
461, 45, 3isusp 23321 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ UnifSp ↔ (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4712, 46sylib 217 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4847simpld 494 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
4948adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
5012adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑉 ∈ UnifSp)
516adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑉 ∈ TopSp)
521, 3, 45neipcfilu 23356 . . . . . . . 8 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝑉 ∈ TopSp ∧ 𝑥𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu𝑆))
5350, 51, 28, 52syl3anc 1369 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu𝑆))
54 0nelfb 22890 . . . . . . . 8 ((((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (fBas‘𝐴) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
5539, 54syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴))
56 trcfilu 23354 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu𝑆) ∧ ¬ ∅ ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∧ 𝐴𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
5749, 53, 55, 34, 56syl121anc 1373 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
5843elfvexd 6790 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐴 ∈ V)
59 ressuss 23322 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ V → (UnifSt‘(𝑉s 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴)))
6045oveq1i 7265 . . . . . . . . 9 (𝑆t (𝐴 × 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴))
6159, 13, 603eqtr4g 2804 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ V → 𝑇 = (𝑆t (𝐴 × 𝐴)))
6261fveq2d 6760 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ V → (CauFilu𝑇) = (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
6358, 62syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (CauFilu𝑇) = (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
6457, 63eleqtrrd 2842 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu𝑇))
65 imaeq2 5954 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑏 → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑏))
6665cbvmptv 5183 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) = (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑏))
6766rneqi 5835 . . . . 5 ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) = ran (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑏))
6843, 26, 44, 64, 67fmucnd 23352 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) ∈ (CauFilu𝑈))
69 cfilufg 23353 . . . 4 ((𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) ∈ (CauFilu𝑈)) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))) ∈ (CauFilu𝑈))
7026, 68, 69syl2anc 583 . . 3 ((𝜑𝑥𝑋) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))) ∈ (CauFilu𝑈))
7142, 70eqeltrd 2839 . 2 ((𝜑𝑥𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∈ (CauFilu𝑈))
721, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 24, 25, 71cnextucn 23363 1 (𝜑 → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 395   = wceq 1539  wcel 2108  wral 3063  wrex 3064  Vcvv 3422  wss 3883  c0 4253  {csn 4558   class class class wbr 5070  cmpt 5153   × cxp 5578  ran crn 5581  cima 5583  wf 6414  cfv 6418  (class class class)co 7255  Basecbs 16840  s cress 16867  t crest 17048  TopOpenctopn 17049  fBascfbas 20498  filGencfg 20499  TopOnctopon 21967  TopSpctps 21989  clsccl 22077  neicnei 22156   Cn ccn 22283  Hauscha 22367  Filcfil 22904   FilMap cfm 22992  CnExtccnext 23118  UnifOncust 23259  unifTopcutop 23290  UnifStcuss 23313  UnifSpcusp 23314   Cnucucn 23335  CauFiluccfilu 23346  CUnifSpccusp 23357
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-er 8456  df-map 8575  df-pm 8576  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-fi 9100  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-sets 16793  df-slot 16811  df-ndx 16823  df-base 16841  df-ress 16868  df-unif 16911  df-rest 17050  df-topgen 17071  df-fbas 20507  df-fg 20508  df-top 21951  df-topon 21968  df-topsp 21990  df-bases 22004  df-cld 22078  df-ntr 22079  df-cls 22080  df-nei 22157  df-cn 22286  df-cnp 22287  df-haus 22374  df-reg 22375  df-tx 22621  df-fil 22905  df-fm 22997  df-flim 22998  df-flf 22999  df-cnext 23119  df-ust 23260  df-utop 23291  df-uss 23316  df-usp 23317  df-ucn 23336  df-cfilu 23347  df-cusp 23358
This theorem is referenced by:  rrhcn  31847
  Copyright terms: Public domain W3C validator