Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  xrge0pluscn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem xrge0pluscn 31604
Description: The addition operation of the extended nonnegative real numbers monoid is continuous. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Mar-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
xrge0iifhmeo.1 𝐹 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ if(𝑥 = 0, +∞, -(log‘𝑥)))
xrge0iifhmeo.k 𝐽 = ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞))
xrge0pluscn.1 + = ( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))
Assertion
Ref Expression
xrge0pluscn + ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽)
Distinct variable group:   𝑥,𝐹
Allowed substitution hints:   + (𝑥)   𝐽(𝑥)

Proof of Theorem xrge0pluscn
Dummy variables 𝑦 𝑢 𝑣 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 xrge0iifhmeo.1 . . 3 𝐹 = (𝑥 ∈ (0[,]1) ↦ if(𝑥 = 0, +∞, -(log‘𝑥)))
2 xrge0iifhmeo.k . . 3 𝐽 = ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞))
31, 2xrge0iifhmeo 31600 . 2 𝐹 ∈ (IIHomeo𝐽)
4 unitsscn 13088 . . . . 5 (0[,]1) ⊆ ℂ
5 xpss12 5566 . . . . 5 (((0[,]1) ⊆ ℂ ∧ (0[,]1) ⊆ ℂ) → ((0[,]1) × (0[,]1)) ⊆ (ℂ × ℂ))
64, 4, 5mp2an 692 . . . 4 ((0[,]1) × (0[,]1)) ⊆ (ℂ × ℂ)
7 ax-mulf 10809 . . . . 5 · :(ℂ × ℂ)⟶ℂ
8 ffn 6545 . . . . 5 ( · :(ℂ × ℂ)⟶ℂ → · Fn (ℂ × ℂ))
9 fnssresb 6499 . . . . 5 ( · Fn (ℂ × ℂ) → (( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) Fn ((0[,]1) × (0[,]1)) ↔ ((0[,]1) × (0[,]1)) ⊆ (ℂ × ℂ)))
107, 8, 9mp2b 10 . . . 4 (( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) Fn ((0[,]1) × (0[,]1)) ↔ ((0[,]1) × (0[,]1)) ⊆ (ℂ × ℂ))
116, 10mpbir 234 . . 3 ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) Fn ((0[,]1) × (0[,]1))
12 ovres 7374 . . . . 5 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣) = (𝑢 · 𝑣))
13 iimulcl 23834 . . . . 5 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝑢 · 𝑣) ∈ (0[,]1))
1412, 13eqeltrd 2838 . . . 4 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣) ∈ (0[,]1))
1514rgen2 3124 . . 3 𝑢 ∈ (0[,]1)∀𝑣 ∈ (0[,]1)(𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣) ∈ (0[,]1)
16 ffnov 7337 . . 3 (( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))):((0[,]1) × (0[,]1))⟶(0[,]1) ↔ (( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) Fn ((0[,]1) × (0[,]1)) ∧ ∀𝑢 ∈ (0[,]1)∀𝑣 ∈ (0[,]1)(𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣) ∈ (0[,]1)))
1711, 15, 16mpbir2an 711 . 2 ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))):((0[,]1) × (0[,]1))⟶(0[,]1)
18 iccssxr 13018 . . . . . 6 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
19 xpss12 5566 . . . . . 6 (((0[,]+∞) ⊆ ℝ* ∧ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*) → ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
2018, 18, 19mp2an 692 . . . . 5 ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
21 xaddf 12814 . . . . . 6 +𝑒 :(ℝ* × ℝ*)⟶ℝ*
22 ffn 6545 . . . . . 6 ( +𝑒 :(ℝ* × ℝ*)⟶ℝ* → +𝑒 Fn (ℝ* × ℝ*))
23 fnssresb 6499 . . . . . 6 ( +𝑒 Fn (ℝ* × ℝ*) → (( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))) Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ↔ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)))
2421, 22, 23mp2b 10 . . . . 5 (( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))) Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ↔ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ⊆ (ℝ* × ℝ*))
2520, 24mpbir 234 . . . 4 ( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))) Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))
26 xrge0pluscn.1 . . . . 5 + = ( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))
2726fneq1i 6476 . . . 4 ( + Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ↔ ( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))) Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))
2825, 27mpbir 234 . . 3 + Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞))
2926oveqi 7226 . . . . 5 (𝑎 + 𝑏) = (𝑎( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))𝑏)
30 ovres 7374 . . . . . 6 ((𝑎 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝑏 ∈ (0[,]+∞)) → (𝑎( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))𝑏) = (𝑎 +𝑒 𝑏))
31 ge0xaddcl 13050 . . . . . 6 ((𝑎 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝑏 ∈ (0[,]+∞)) → (𝑎 +𝑒 𝑏) ∈ (0[,]+∞))
3230, 31eqeltrd 2838 . . . . 5 ((𝑎 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝑏 ∈ (0[,]+∞)) → (𝑎( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))𝑏) ∈ (0[,]+∞))
3329, 32eqeltrid 2842 . . . 4 ((𝑎 ∈ (0[,]+∞) ∧ 𝑏 ∈ (0[,]+∞)) → (𝑎 + 𝑏) ∈ (0[,]+∞))
3433rgen2 3124 . . 3 𝑎 ∈ (0[,]+∞)∀𝑏 ∈ (0[,]+∞)(𝑎 + 𝑏) ∈ (0[,]+∞)
35 ffnov 7337 . . 3 ( + :((0[,]+∞) × (0[,]+∞))⟶(0[,]+∞) ↔ ( + Fn ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)) ∧ ∀𝑎 ∈ (0[,]+∞)∀𝑏 ∈ (0[,]+∞)(𝑎 + 𝑏) ∈ (0[,]+∞)))
3628, 34, 35mpbir2an 711 . 2 + :((0[,]+∞) × (0[,]+∞))⟶(0[,]+∞)
37 iitopon 23776 . 2 II ∈ (TopOn‘(0[,]1))
38 letopon 22102 . . . 4 (ordTop‘ ≤ ) ∈ (TopOn‘ℝ*)
39 resttopon 22058 . . . 4 (((ordTop‘ ≤ ) ∈ (TopOn‘ℝ*) ∧ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*) → ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)) ∈ (TopOn‘(0[,]+∞)))
4038, 18, 39mp2an 692 . . 3 ((ordTop‘ ≤ ) ↾t (0[,]+∞)) ∈ (TopOn‘(0[,]+∞))
412, 40eqeltri 2834 . 2 𝐽 ∈ (TopOn‘(0[,]+∞))
4226oveqi 7226 . . . 4 ((𝐹𝑢) + (𝐹𝑣)) = ((𝐹𝑢)( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))(𝐹𝑣))
431xrge0iifcnv 31597 . . . . . . . 8 (𝐹:(0[,]1)–1-1-onto→(0[,]+∞) ∧ 𝐹 = (𝑦 ∈ (0[,]+∞) ↦ if(𝑦 = +∞, 0, (exp‘-𝑦))))
4443simpli 487 . . . . . . 7 𝐹:(0[,]1)–1-1-onto→(0[,]+∞)
45 f1of 6661 . . . . . . 7 (𝐹:(0[,]1)–1-1-onto→(0[,]+∞) → 𝐹:(0[,]1)⟶(0[,]+∞))
4644, 45ax-mp 5 . . . . . 6 𝐹:(0[,]1)⟶(0[,]+∞)
4746ffvelrni 6903 . . . . 5 (𝑢 ∈ (0[,]1) → (𝐹𝑢) ∈ (0[,]+∞))
4846ffvelrni 6903 . . . . 5 (𝑣 ∈ (0[,]1) → (𝐹𝑣) ∈ (0[,]+∞))
49 ovres 7374 . . . . 5 (((𝐹𝑢) ∈ (0[,]+∞) ∧ (𝐹𝑣) ∈ (0[,]+∞)) → ((𝐹𝑢)( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))(𝐹𝑣)) = ((𝐹𝑢) +𝑒 (𝐹𝑣)))
5047, 48, 49syl2an 599 . . . 4 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → ((𝐹𝑢)( +𝑒 ↾ ((0[,]+∞) × (0[,]+∞)))(𝐹𝑣)) = ((𝐹𝑢) +𝑒 (𝐹𝑣)))
5142, 50syl5eq 2790 . . 3 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → ((𝐹𝑢) + (𝐹𝑣)) = ((𝐹𝑢) +𝑒 (𝐹𝑣)))
521, 2xrge0iifhom 31601 . . 3 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝐹‘(𝑢 · 𝑣)) = ((𝐹𝑢) +𝑒 (𝐹𝑣)))
5312eqcomd 2743 . . . 4 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝑢 · 𝑣) = (𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣))
5453fveq2d 6721 . . 3 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝐹‘(𝑢 · 𝑣)) = (𝐹‘(𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣)))
5551, 52, 543eqtr2rd 2784 . 2 ((𝑢 ∈ (0[,]1) ∧ 𝑣 ∈ (0[,]1)) → (𝐹‘(𝑢( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))𝑣)) = ((𝐹𝑢) + (𝐹𝑣)))
56 eqid 2737 . . . 4 ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)) = ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1))
5756iistmd 31566 . . 3 ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)) ∈ TopMnd
58 cnfldex 20366 . . . . . 6 fld ∈ V
59 ovex 7246 . . . . . 6 (0[,]1) ∈ V
60 eqid 2737 . . . . . . 7 (ℂflds (0[,]1)) = (ℂflds (0[,]1))
61 eqid 2737 . . . . . . 7 (mulGrp‘ℂfld) = (mulGrp‘ℂfld)
6260, 61mgpress 19515 . . . . . 6 ((ℂfld ∈ V ∧ (0[,]1) ∈ V) → ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)) = (mulGrp‘(ℂflds (0[,]1))))
6358, 59, 62mp2an 692 . . . . 5 ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)) = (mulGrp‘(ℂflds (0[,]1)))
6460dfii4 23781 . . . . 5 II = (TopOpen‘(ℂflds (0[,]1)))
6563, 64mgptopn 19513 . . . 4 II = (TopOpen‘((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)))
66 cnfldbas 20367 . . . . . . 7 ℂ = (Base‘ℂfld)
6761, 66mgpbas 19510 . . . . . 6 ℂ = (Base‘(mulGrp‘ℂfld))
68 cnfldmul 20369 . . . . . . 7 · = (.r‘ℂfld)
6961, 68mgpplusg 19508 . . . . . 6 · = (+g‘(mulGrp‘ℂfld))
707, 8ax-mp 5 . . . . . 6 · Fn (ℂ × ℂ)
7167, 56, 69, 70, 4ressplusf 30955 . . . . 5 (+𝑓‘((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1))) = ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1)))
7271eqcomi 2746 . . . 4 ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) = (+𝑓‘((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)))
7365, 72tmdcn 22980 . . 3 (((mulGrp‘ℂfld) ↾s (0[,]1)) ∈ TopMnd → ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) ∈ ((II ×t II) Cn II))
7457, 73ax-mp 5 . 2 ( · ↾ ((0[,]1) × (0[,]1))) ∈ ((II ×t II) Cn II)
753, 17, 36, 37, 41, 55, 74mndpluscn 31590 1 + ∈ ((𝐽 ×t 𝐽) Cn 𝐽)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 209  wa 399   = wceq 1543  wcel 2110  wral 3061  Vcvv 3408  wss 3866  ifcif 4439  cmpt 5135   × cxp 5549  ccnv 5550  cres 5553   Fn wfn 6375  wf 6376  1-1-ontowf1o 6379  cfv 6380  (class class class)co 7213  cc 10727  0cc0 10729  1c1 10730   · cmul 10734  +∞cpnf 10864  *cxr 10866  cle 10868  -cneg 11063   +𝑒 cxad 12702  [,]cicc 12938  expce 15623  s cress 16784  t crest 16925  ordTopcordt 17004  +𝑓cplusf 18111  mulGrpcmgp 19504  fldccnfld 20363  TopOnctopon 21807   Cn ccn 22121   ×t ctx 22457  TopMndctmd 22967  IIcii 23772  logclog 25443
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-inf2 9256  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806  ax-pre-sup 10807  ax-addf 10808  ax-mulf 10809
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-iin 4907  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-se 5510  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-isom 6389  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-of 7469  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-supp 7904  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-1o 8202  df-2o 8203  df-er 8391  df-map 8510  df-pm 8511  df-ixp 8579  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-fin 8630  df-fsupp 8986  df-fi 9027  df-sup 9058  df-inf 9059  df-oi 9126  df-card 9555  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-div 11490  df-nn 11831  df-2 11893  df-3 11894  df-4 11895  df-5 11896  df-6 11897  df-7 11898  df-8 11899  df-9 11900  df-n0 12091  df-z 12177  df-dec 12294  df-uz 12439  df-q 12545  df-rp 12587  df-xneg 12704  df-xadd 12705  df-xmul 12706  df-ioo 12939  df-ioc 12940  df-ico 12941  df-icc 12942  df-fz 13096  df-fzo 13239  df-fl 13367  df-mod 13443  df-seq 13575  df-exp 13636  df-fac 13840  df-bc 13869  df-hash 13897  df-shft 14630  df-cj 14662  df-re 14663  df-im 14664  df-sqrt 14798  df-abs 14799  df-limsup 15032  df-clim 15049  df-rlim 15050  df-sum 15250  df-ef 15629  df-sin 15631  df-cos 15632  df-pi 15634  df-struct 16700  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-mulr 16816  df-starv 16817  df-sca 16818  df-vsca 16819  df-ip 16820  df-tset 16821  df-ple 16822  df-ds 16824  df-unif 16825  df-hom 16826  df-cco 16827  df-rest 16927  df-topn 16928  df-0g 16946  df-gsum 16947  df-topgen 16948  df-pt 16949  df-prds 16952  df-ordt 17006  df-xrs 17007  df-qtop 17012  df-imas 17013  df-xps 17015  df-mre 17089  df-mrc 17090  df-acs 17092  df-ps 18072  df-tsr 18073  df-plusf 18113  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-submnd 18219  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-sbg 18370  df-mulg 18489  df-subg 18540  df-cntz 18711  df-cmn 19172  df-abl 19173  df-mgp 19505  df-ur 19517  df-ring 19564  df-cring 19565  df-subrg 19798  df-abv 19853  df-lmod 19901  df-scaf 19902  df-sra 20209  df-rgmod 20210  df-psmet 20355  df-xmet 20356  df-met 20357  df-bl 20358  df-mopn 20359  df-fbas 20360  df-fg 20361  df-cnfld 20364  df-top 21791  df-topon 21808  df-topsp 21830  df-bases 21843  df-cld 21916  df-ntr 21917  df-cls 21918  df-nei 21995  df-lp 22033  df-perf 22034  df-cn 22124  df-cnp 22125  df-haus 22212  df-tx 22459  df-hmeo 22652  df-fil 22743  df-fm 22835  df-flim 22836  df-flf 22837  df-tmd 22969  df-tgp 22970  df-trg 23057  df-xms 23218  df-ms 23219  df-tms 23220  df-nm 23480  df-ngp 23481  df-nrg 23483  df-nlm 23484  df-ii 23774  df-cncf 23775  df-limc 24763  df-dv 24764  df-log 25445
This theorem is referenced by:  xrge0tmdALT  31610
  Copyright terms: Public domain W3C validator