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

Theorem ucnextcn 22328
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 22288 . . . . . 6 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝐴𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
1512, 10, 14syl2anc 573 . . . . 5 (𝜑𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
16 cuspusp 22324 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ CUnifSp → 𝑊 ∈ UnifSp)
178, 16syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ UnifSp)
182, 5, 4isusp 22285 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ UnifSp ↔ (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
1917, 18sylib 208 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌) ∧ 𝐾 = (unifTop‘𝑈)))
2019simpld 482 . . . . 5 (𝜑𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
21 isucn 22302 . . . . 5 ((𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴) ∧ 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌)) → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧)))))
2215, 20, 21syl2anc 573 . . . 4 (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈) ↔ (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧)))))
2311, 22mpbid 222 . . 3 (𝜑 → (𝐹:𝐴𝑌 ∧ ∀𝑤𝑈𝑣𝑇𝑦𝐴𝑧𝐴 (𝑦𝑣𝑧 → (𝐹𝑦)𝑤(𝐹𝑧))))
2423simpld 482 . 2 (𝜑𝐹:𝐴𝑌)
25 ucnextcn.c . 2 (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
2620adantr 466 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑈 ∈ (UnifOn‘𝑌))
2726elfvexd 6363 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑌 ∈ V)
28 simpr 471 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑥𝑋)
2925adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → ((cls‘𝐽)‘𝐴) = 𝑋)
3028, 29eleqtrrd 2853 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴))
311, 3istps 20959 . . . . . . . . 9 (𝑉 ∈ TopSp ↔ 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
326, 31sylib 208 . . . . . . . 8 (𝜑𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3332adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
3410adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐴𝑋)
35 trnei 21916 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐴𝑋𝑥𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3633, 34, 28, 35syl3anc 1476 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘𝐴) ↔ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴)))
3730, 36mpbid 222 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (Fil‘𝐴))
38 filfbas 21872 . . . . 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 466 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐹:𝐴𝑌)
41 fmval 21967 . . . 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 1476 . . 3 ((𝜑𝑥𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) = (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))))
4315adantr 466 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑇 ∈ (UnifOn‘𝐴))
4411adantr 466 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐹 ∈ (𝑇 Cnu𝑈))
45 ucnextcn.s . . . . . . . . . . 11 𝑆 = (UnifSt‘𝑉)
461, 45, 3isusp 22285 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ UnifSp ↔ (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4712, 46sylib 208 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋) ∧ 𝐽 = (unifTop‘𝑆)))
4847simpld 482 . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
4948adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑆 ∈ (UnifOn‘𝑋))
5012adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑉 ∈ UnifSp)
516adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝑉 ∈ TopSp)
521, 3, 45neipcfilu 22320 . . . . . . . 8 ((𝑉 ∈ UnifSp ∧ 𝑉 ∈ TopSp ∧ 𝑥𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu𝑆))
5350, 51, 28, 52syl3anc 1476 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ∈ (CauFilu𝑆))
54 0nelfb 21855 . . . . . . . 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 22318 . . . . . . 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 1481 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
5843elfvexd 6363 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑋) → 𝐴 ∈ V)
59 ressuss 22287 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ V → (UnifSt‘(𝑉s 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴)))
6045oveq1i 6803 . . . . . . . . 9 (𝑆t (𝐴 × 𝐴)) = ((UnifSt‘𝑉) ↾t (𝐴 × 𝐴))
6159, 13, 603eqtr4g 2830 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ V → 𝑇 = (𝑆t (𝐴 × 𝐴)))
6261fveq2d 6336 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ V → (CauFilu𝑇) = (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
6358, 62syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑋) → (CauFilu𝑇) = (CauFilu‘(𝑆t (𝐴 × 𝐴))))
6457, 63eleqtrrd 2853 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑋) → (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ∈ (CauFilu𝑇))
65 imaeq2 5603 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝑏 → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑏))
6665cbvmptv 4884 . . . . . 6 (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) = (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑏))
6766rneqi 5490 . . . . 5 ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) = ran (𝑏 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑏))
6843, 26, 44, 64, 67fmucnd 22316 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑋) → ran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎)) ∈ (CauFilu𝑈))
69 cfilufg 22317 . . . 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 573 . . 3 ((𝜑𝑥𝑋) → (𝑌filGenran (𝑎 ∈ (((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴) ↦ (𝐹𝑎))) ∈ (CauFilu𝑈))
7142, 70eqeltrd 2850 . 2 ((𝜑𝑥𝑋) → ((𝑌 FilMap 𝐹)‘(((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↾t 𝐴)) ∈ (CauFilu𝑈))
721, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 24, 25, 71cnextucn 22327 1 (𝜑 → ((𝐽CnExt𝐾)‘𝐹) ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wral 3061  wrex 3062  Vcvv 3351  wss 3723  c0 4063  {csn 4316   class class class wbr 4786  cmpt 4863   × cxp 5247  ran crn 5250  cima 5252  wf 6027  cfv 6031  (class class class)co 6793  Basecbs 16064  s cress 16065  t crest 16289  TopOpenctopn 16290  fBascfbas 19949  filGencfg 19950  TopOnctopon 20935  TopSpctps 20957  clsccl 21043  neicnei 21122   Cn ccn 21249  Hauscha 21333  Filcfil 21869   FilMap cfm 21957  CnExtccnext 22083  UnifOncust 22223  unifTopcutop 22254  UnifStcuss 22277  UnifSpcusp 22278   Cnucucn 22299  CauFiluccfilu 22310  CUnifSpccusp 22321
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-iin 4657  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-map 8011  df-pm 8012  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-fi 8473  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-4 11283  df-5 11284  df-6 11285  df-7 11286  df-8 11287  df-9 11288  df-n0 11495  df-z 11580  df-dec 11696  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-unif 16173  df-rest 16291  df-topgen 16312  df-fbas 19958  df-fg 19959  df-top 20919  df-topon 20936  df-topsp 20958  df-bases 20971  df-cld 21044  df-ntr 21045  df-cls 21046  df-nei 21123  df-cn 21252  df-cnp 21253  df-haus 21340  df-reg 21341  df-tx 21586  df-fil 21870  df-fm 21962  df-flim 21963  df-flf 21964  df-cnext 22084  df-ust 22224  df-utop 22255  df-uss 22280  df-usp 22281  df-ucn 22300  df-cfilu 22311  df-cusp 22322
This theorem is referenced by:  rrhcn  30381
  Copyright terms: Public domain W3C validator