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

Theorem cncfmet 22931
Description: Relate complex function continuity to metric space continuity. (Contributed by Paul Chapman, 26-Nov-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 7-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cncfmet.1 𝐶 = ((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴))
cncfmet.2 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵))
cncfmet.3 𝐽 = (MetOpen‘𝐶)
cncfmet.4 𝐾 = (MetOpen‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
cncfmet ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → (𝐴cn𝐵) = (𝐽 Cn 𝐾))

Proof of Theorem cncfmet
Dummy variables 𝑤 𝑓 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simplll 758 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → 𝐴 ⊆ ℂ)
2 simprl 754 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → 𝑥𝐴)
3 simprr 756 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → 𝑤𝐴)
4 cncfmet.1 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐶 = ((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴))
54oveqi 6809 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥𝐶𝑤) = (𝑥((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴))𝑤)
6 ovres 6951 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥𝐴𝑤𝐴) → (𝑥((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴))𝑤) = (𝑥(abs ∘ − )𝑤))
75, 6syl5eq 2817 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥𝐴𝑤𝐴) → (𝑥𝐶𝑤) = (𝑥(abs ∘ − )𝑤))
87ad2ant2l 740 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑥𝐴) ∧ (𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑤𝐴)) → (𝑥𝐶𝑤) = (𝑥(abs ∘ − )𝑤))
9 ssel2 3747 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ ℂ)
10 ssel2 3747 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑤𝐴) → 𝑤 ∈ ℂ)
11 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . . . 15 (abs ∘ − ) = (abs ∘ − )
1211cnmetdval 22794 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑤 ∈ ℂ) → (𝑥(abs ∘ − )𝑤) = (abs‘(𝑥𝑤)))
139, 10, 12syl2an 583 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑥𝐴) ∧ (𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑤𝐴)) → (𝑥(abs ∘ − )𝑤) = (abs‘(𝑥𝑤)))
148, 13eqtrd 2805 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑥𝐴) ∧ (𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝑤𝐴)) → (𝑥𝐶𝑤) = (abs‘(𝑥𝑤)))
151, 2, 1, 3, 14syl22anc 1477 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (𝑥𝐶𝑤) = (abs‘(𝑥𝑤)))
1615breq1d 4797 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 ↔ (abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧))
17 ffvelrn 6502 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓:𝐴𝐵𝑥𝐴) → (𝑓𝑥) ∈ 𝐵)
1817ad2ant2lr 742 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (𝑓𝑥) ∈ 𝐵)
19 ffvelrn 6502 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓:𝐴𝐵𝑤𝐴) → (𝑓𝑤) ∈ 𝐵)
2019ad2ant2l 740 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (𝑓𝑤) ∈ 𝐵)
21 cncfmet.2 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵))
2221oveqi 6809 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) = ((𝑓𝑥)((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵))(𝑓𝑤))
23 ovres 6951 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑓𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝑓𝑤) ∈ 𝐵) → ((𝑓𝑥)((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵))(𝑓𝑤)) = ((𝑓𝑥)(abs ∘ − )(𝑓𝑤)))
2422, 23syl5eq 2817 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑓𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝑓𝑤) ∈ 𝐵) → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) = ((𝑓𝑥)(abs ∘ − )(𝑓𝑤)))
2518, 20, 24syl2anc 573 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) = ((𝑓𝑥)(abs ∘ − )(𝑓𝑤)))
26 simpllr 760 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → 𝐵 ⊆ ℂ)
2726, 18sseldd 3753 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (𝑓𝑥) ∈ ℂ)
2826, 20sseldd 3753 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (𝑓𝑤) ∈ ℂ)
2911cnmetdval 22794 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑓𝑥) ∈ ℂ ∧ (𝑓𝑤) ∈ ℂ) → ((𝑓𝑥)(abs ∘ − )(𝑓𝑤)) = (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))))
3027, 28, 29syl2anc 573 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑓𝑥)(abs ∘ − )(𝑓𝑤)) = (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))))
3125, 30eqtrd 2805 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) = (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))))
3231breq1d 4797 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦 ↔ (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦))
3316, 32imbi12d 333 . . . . . . . . 9 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ (𝑥𝐴𝑤𝐴)) → (((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3433anassrs 453 . . . . . . . 8 (((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑤𝐴) → (((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3534ralbidva 3134 . . . . . . 7 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ∀𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3635rexbidv 3200 . . . . . 6 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (∃𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ∃𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3736ralbidv 3135 . . . . 5 ((((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (∀𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3837ralbidva 3134 . . . 4 (((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) ∧ 𝑓:𝐴𝐵) → (∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦) ↔ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦)))
3938pm5.32da 568 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → ((𝑓:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦)) ↔ (𝑓:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦))))
40 cnxmet 22796 . . . . . 6 (abs ∘ − ) ∈ (∞Met‘ℂ)
41 xmetres2 22386 . . . . . 6 (((abs ∘ − ) ∈ (∞Met‘ℂ) ∧ 𝐴 ⊆ ℂ) → ((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴)) ∈ (∞Met‘𝐴))
4240, 41mpan 670 . . . . 5 (𝐴 ⊆ ℂ → ((abs ∘ − ) ↾ (𝐴 × 𝐴)) ∈ (∞Met‘𝐴))
434, 42syl5eqel 2854 . . . 4 (𝐴 ⊆ ℂ → 𝐶 ∈ (∞Met‘𝐴))
44 xmetres2 22386 . . . . . 6 (((abs ∘ − ) ∈ (∞Met‘ℂ) ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → ((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
4540, 44mpan 670 . . . . 5 (𝐵 ⊆ ℂ → ((abs ∘ − ) ↾ (𝐵 × 𝐵)) ∈ (∞Met‘𝐵))
4621, 45syl5eqel 2854 . . . 4 (𝐵 ⊆ ℂ → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵))
47 cncfmet.3 . . . . 5 𝐽 = (MetOpen‘𝐶)
48 cncfmet.4 . . . . 5 𝐾 = (MetOpen‘𝐷)
4947, 48metcn 22568 . . . 4 ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝐴) ∧ 𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵)) → (𝑓 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ (𝑓:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦))))
5043, 46, 49syl2an 583 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → (𝑓 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ (𝑓:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((𝑥𝐶𝑤) < 𝑧 → ((𝑓𝑥)𝐷(𝑓𝑤)) < 𝑦))))
51 elcncf 22912 . . 3 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → (𝑓 ∈ (𝐴cn𝐵) ↔ (𝑓:𝐴𝐵 ∧ ∀𝑥𝐴𝑦 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ+𝑤𝐴 ((abs‘(𝑥𝑤)) < 𝑧 → (abs‘((𝑓𝑥) − (𝑓𝑤))) < 𝑦))))
5239, 50, 513bitr4rd 301 . 2 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → (𝑓 ∈ (𝐴cn𝐵) ↔ 𝑓 ∈ (𝐽 Cn 𝐾)))
5352eqrdv 2769 1 ((𝐴 ⊆ ℂ ∧ 𝐵 ⊆ ℂ) → (𝐴cn𝐵) = (𝐽 Cn 𝐾))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wral 3061  wrex 3062  wss 3723   class class class wbr 4787   × cxp 5248  cres 5252  ccom 5254  wf 6026  cfv 6030  (class class class)co 6796  cc 10140   < clt 10280  cmin 10472  +crp 12035  abscabs 14182  ∞Metcxmt 19946  MetOpencmopn 19951   Cn ccn 21249  cnccncf 22899
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-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7100  ax-cnex 10198  ax-resscn 10199  ax-1cn 10200  ax-icn 10201  ax-addcl 10202  ax-addrcl 10203  ax-mulcl 10204  ax-mulrcl 10205  ax-mulcom 10206  ax-addass 10207  ax-mulass 10208  ax-distr 10209  ax-i2m1 10210  ax-1ne0 10211  ax-1rid 10212  ax-rnegex 10213  ax-rrecex 10214  ax-cnre 10215  ax-pre-lttri 10216  ax-pre-lttrn 10217  ax-pre-ltadd 10218  ax-pre-mulgt0 10219  ax-pre-sup 10220
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-rmo 3069  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 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-iun 4657  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-riota 6757  df-ov 6799  df-oprab 6800  df-mpt2 6801  df-om 7217  df-1st 7319  df-2nd 7320  df-wrecs 7563  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-er 7900  df-map 8015  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-sup 8508  df-inf 8509  df-pnf 10282  df-mnf 10283  df-xr 10284  df-ltxr 10285  df-le 10286  df-sub 10474  df-neg 10475  df-div 10891  df-nn 11227  df-2 11285  df-3 11286  df-n0 11500  df-z 11585  df-uz 11894  df-q 11997  df-rp 12036  df-xneg 12151  df-xadd 12152  df-xmul 12153  df-seq 13009  df-exp 13068  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-topgen 16312  df-psmet 19953  df-xmet 19954  df-met 19955  df-bl 19956  df-mopn 19957  df-top 20919  df-topon 20936  df-bases 20971  df-cn 21252  df-cnp 21253  df-cncf 22901
This theorem is referenced by:  cncfcn  22932  evthicc  23447  cncfres  33896
  Copyright terms: Public domain W3C validator