Theorem rfcnpre1 39696

Description: If F is a continuous function with respect to the standard topology, then the preimage A of the values greater than a given extended real B is an open set. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
rfcnpre1.1	⊢ Ⅎ𝑥𝐵
rfcnpre1.2	⊢ Ⅎ𝑥𝐹
rfcnpre1.3	⊢ Ⅎ𝑥𝜑
rfcnpre1.4	⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
rfcnpre1.5	⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
rfcnpre1.6	⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)}
rfcnpre1.7	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
rfcnpre1.8	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))

Assertion

Ref	Expression
rfcnpre1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐽)

Proof of Theorem rfcnpre1

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rfcnpre1.3	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
2		rfcnpre1.2	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥𝐹
3	2	nfcnv 5457	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑥◡𝐹
4		rfcnpre1.1	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥𝐵
5		nfcv 2903	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥(,)
6		nfcv 2903	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥+∞
7	4, 5, 6	nfov 6841	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑥(𝐵(,)+∞)
8	3, 7	nfima 5633	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑥(◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞))
9		nfrab1 3262	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)}
10		rfcnpre1.8	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
11		cntop1 21267	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) → 𝐽 ∈ Top)
12	10, 11	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Top)
13		rfcnpre1.5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑋 = ∪ 𝐽
14		istopon 20940	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ↔ (𝐽 ∈ Top ∧ 𝑋 = ∪ 𝐽))
15	12, 13, 14	sylanblrc 700	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
16		rfcnpre1.4	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐾 = (topGen‘ran (,))
17		retopon 22789	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ (TopOn‘ℝ)
18	16, 17	eqeltri 2836	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℝ)
19		iscn 21262	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 𝐾 ∈ (TopOn‘ℝ)) → (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ (𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐾 (◡𝐹 “ 𝑦) ∈ 𝐽)))
20	15, 18, 19	sylancl 697	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ↔ (𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐾 (◡𝐹 “ 𝑦) ∈ 𝐽)))
21	10, 20	mpbid 222	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐾 (◡𝐹 “ 𝑦) ∈ 𝐽))
22	21	simpld 477	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
23	22	ffvelrnda 6524	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
24		rfcnpre1.7	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
25		elioopnf 12481	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ∈ ℝ* → ((𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞) ↔ ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ∧ 𝐵 < (𝐹‘𝑥))))
26	24, 25	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞) ↔ ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ∧ 𝐵 < (𝐹‘𝑥))))
27	26	baibd 986	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ) → ((𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞) ↔ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)))
28	23, 27	syldan 488	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞) ↔ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)))
29	28	pm5.32da 676	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞)) ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 < (𝐹‘𝑥))))
30		ffn 6207	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:𝑋⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝑋)
31		elpreima 6502	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 Fn 𝑋 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞))))
32	22, 30, 31	3syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ (𝐹‘𝑥) ∈ (𝐵(,)+∞))))
33		rabid 3255	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)} ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)))
34	33	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)} ↔ (𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝐵 < (𝐹‘𝑥))))
35	29, 32, 34	3bitr4d 300	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) ↔ 𝑥 ∈ {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)}))
36	1, 8, 9, 35	eqrd 3764	. . 3 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)})
37		rfcnpre1.6	. . 3 ⊢ 𝐴 = {𝑥 ∈ 𝑋 ∣ 𝐵 < (𝐹‘𝑥)}
38	36, 37	syl6eqr 2813	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) = 𝐴)
39		iooretop 22791	. . . 4 ⊢ (𝐵(,)+∞) ∈ (topGen‘ran (,))
40	39, 16	eleqtrri 2839	. . 3 ⊢ (𝐵(,)+∞) ∈ 𝐾
41		cnima 21292	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾) ∧ (𝐵(,)+∞) ∈ 𝐾) → (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) ∈ 𝐽)
42	10, 40, 41	sylancl 697	. 2 ⊢ (𝜑 → (◡𝐹 “ (𝐵(,)+∞)) ∈ 𝐽)
43	38, 42	eqeltrrd 2841	1 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐽)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   = wceq 1632  Ⅎwnf 1857   ∈ wcel 2140  Ⅎwnfc 2890  ∀wral 3051  {crab 3055  ∪ cuni 4589   class class class wbr 4805  ^◡ccnv 5266  ran crn 5268   “ cima 5270   Fn wfn 6045  ⟶wf 6046  ‘cfv 6050  (class class class)co 6815  ℝcr 10148  +∞cpnf 10284  ℝ^*cxr 10286   < clt 10287  (,)cioo 12389  topGenctg 16321  Topctop 20921  TopOnctopon 20938   Cn ccn 21251

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226  ax-pre-sup 10227

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-er 7914  df-map 8028  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-sup 8516  df-inf 8517  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-div 10898  df-nn 11234  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-q 12003  df-ioo 12393  df-topgen 16327  df-top 20922  df-topon 20939  df-bases 20973  df-cn 21254

This theorem is referenced by:  stoweidlem46  40785