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Theorem cnpflf2 20236
Description:  F is continuous at point  A iff a limit of  F when  x tends to  A is  ( F `  A ). Proposition 9 of [BourbakiTop1] p. TG I.50. (Contributed by FL, 29-May-2011.) (Revised by Mario Carneiro, 9-Apr-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
cnpflf2.3  |-  L  =  ( ( nei `  J
) `  { A } )
Assertion
Ref Expression
cnpflf2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A )  <-> 
( F : X --> Y  /\  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `
 F ) ) ) )

Proof of Theorem cnpflf2
Dummy variables  u  v  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cnpf2 19517 . . . . 5  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  F  e.  (
( J  CnP  K
) `  A )
)  ->  F : X
--> Y )
213expa 1196 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  F : X
--> Y )
323adantl3 1154 . . 3  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  F : X
--> Y )
4 simpl1 999 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  J  e.  (TopOn `  X ) )
5 simpl3 1001 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  A  e.  X )
6 neiflim 20210 . . . . . 6  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  A  e.  X )  ->  A  e.  ( J  fLim  (
( nei `  J
) `  { A } ) ) )
7 cnpflf2.3 . . . . . . 7  |-  L  =  ( ( nei `  J
) `  { A } )
87oveq2i 6293 . . . . . 6  |-  ( J 
fLim  L )  =  ( J  fLim  ( ( nei `  J ) `  { A } ) )
96, 8syl6eleqr 2566 . . . . 5  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  A  e.  X )  ->  A  e.  ( J  fLim  L
) )
104, 5, 9syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  A  e.  ( J  fLim  L ) )
11 simpr 461 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )
12 cnpflfi 20235 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ( J 
fLim  L )  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `
 F ) )
1310, 11, 12syl2anc 661 . . 3  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `
 F ) )
143, 13jca 532 . 2  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )  ->  ( F : X --> Y  /\  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `  F ) ) )
15 simpl1 999 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  J  e.  (TopOn `  X )
)
16 topontop 19194 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  J  e.  Top )
1715, 16syl 16 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  J  e.  Top )
18 simpl3 1001 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  A  e.  X )
19 toponuni 19195 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  =  U. J )
2015, 19syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  X  =  U. J )
2118, 20eleqtrd 2557 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  A  e.  U. J )
227eleq2i 2545 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( z  e.  L  <->  z  e.  ( ( nei `  J
) `  { A } ) )
23 eqid 2467 . . . . . . . . . . . . 13  |-  U. J  =  U. J
2423isneip 19372 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( J  e.  Top  /\  A  e.  U. J )  ->  ( z  e.  ( ( nei `  J
) `  { A } )  <->  ( z  C_ 
U. J  /\  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z ) ) ) )
2522, 24syl5bb 257 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( J  e.  Top  /\  A  e.  U. J )  ->  ( z  e.  L  <->  ( z  C_  U. J  /\  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z ) ) ) )
2617, 21, 25syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
z  e.  L  <->  ( z  C_ 
U. J  /\  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z ) ) ) )
27 imass2 5370 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( v 
C_  z  ->  ( F " v )  C_  ( F " z ) )
28 sstr2 3511 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F " v ) 
C_  ( F "
z )  ->  (
( F " z
)  C_  u  ->  ( F " v ) 
C_  u ) )
2928com12 31 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( F " z ) 
C_  u  ->  (
( F " v
)  C_  ( F " z )  ->  ( F " v )  C_  u ) )
3027, 29syl5 32 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( F " z ) 
C_  u  ->  (
v  C_  z  ->  ( F " v ) 
C_  u ) )
3130anim2d 565 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( F " z ) 
C_  u  ->  (
( A  e.  v  /\  v  C_  z
)  ->  ( A  e.  v  /\  ( F " v )  C_  u ) ) )
3231reximdv 2937 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( F " z ) 
C_  u  ->  ( E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z )  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) )
3332com12 31 . . . . . . . . . . 11  |-  ( E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z )  -> 
( ( F "
z )  C_  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) )
3433adantl 466 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( z  C_  U. J  /\  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  v  C_  z ) )  ->  ( ( F
" z )  C_  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) )
3526, 34syl6bi 228 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
z  e.  L  -> 
( ( F "
z )  C_  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) ) )
3635rexlimdv 2953 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( E. z  e.  L  ( F " z ) 
C_  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v )  C_  u ) ) )
3736imim2d 52 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z ) 
C_  u )  -> 
( ( F `  A )  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) ) )
3837ralimdv 2874 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z ) 
C_  u )  ->  A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) ) )
39 simpr 461 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  F : X --> Y )
4038, 39jctild 543 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z ) 
C_  u )  -> 
( F : X --> Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `
 A )  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v )  C_  u ) ) ) ) )
4140adantld 467 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( ( F `  A )  e.  Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z ) 
C_  u ) )  ->  ( F : X
--> Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v )  C_  u ) ) ) ) )
42 simpl2 1000 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  K  e.  (TopOn `  Y )
)
4318snssd 4172 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  { A }  C_  X )
44 snnzg 4144 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  X  ->  { A }  =/=  (/) )
4518, 44syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  { A }  =/=  (/) )
46 neifil 20116 . . . . . . 7  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  { A }  C_  X  /\  { A }  =/=  (/) )  -> 
( ( nei `  J
) `  { A } )  e.  ( Fil `  X ) )
4715, 43, 45, 46syl3anc 1228 . . . . . 6  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( nei `  J
) `  { A } )  e.  ( Fil `  X ) )
487, 47syl5eqel 2559 . . . . 5  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  L  e.  ( Fil `  X
) )
49 isflf 20229 . . . . 5  |-  ( ( K  e.  (TopOn `  Y )  /\  L  e.  ( Fil `  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( F `  A
)  e.  ( ( K  fLimf  L ) `  F )  <->  ( ( F `  A )  e.  Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z )  C_  u
) ) ) )
5042, 48, 39, 49syl3anc 1228 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( F `  A
)  e.  ( ( K  fLimf  L ) `  F )  <->  ( ( F `  A )  e.  Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `  A )  e.  u  ->  E. z  e.  L  ( F " z )  C_  u
) ) ) )
51 iscnp 19504 . . . . 5  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A )  <-> 
( F : X --> Y  /\  A. u  e.  K  ( ( F `
 A )  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v )  C_  u ) ) ) ) )
5251adantr 465 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. u  e.  K  (
( F `  A
)  e.  u  ->  E. v  e.  J  ( A  e.  v  /\  ( F " v
)  C_  u )
) ) ) )
5341, 50, 523imtr4d 268 . . 3  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  F : X
--> Y )  ->  (
( F `  A
)  e.  ( ( K  fLimf  L ) `  F )  ->  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) ) )
5453impr 619 . 2  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  /\  ( F : X --> Y  /\  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `  F ) ) )  ->  F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A ) )
5514, 54impbida 830 1  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )  /\  A  e.  X
)  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  A )  <-> 
( F : X --> Y  /\  ( F `  A )  e.  ( ( K  fLimf  L ) `
 F ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 973    = wceq 1379    e. wcel 1767    =/= wne 2662   A.wral 2814   E.wrex 2815    C_ wss 3476   (/)c0 3785   {csn 4027   U.cuni 4245   "cima 5002   -->wf 5582   ` cfv 5586  (class class class)co 6282   Topctop 19161  TopOnctopon 19162   neicnei 19364    CnP ccnp 19492   Filcfil 20081    fLim cflim 20170    fLimf cflf 20171
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-rep 4558  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6574
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-op 4034  df-uni 4246  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-id 4795  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5549  df-fun 5588  df-fn 5589  df-f 5590  df-f1 5591  df-fo 5592  df-f1o 5593  df-fv 5594  df-ov 6285  df-oprab 6286  df-mpt2 6287  df-1st 6781  df-2nd 6782  df-map 7419  df-fbas 18187  df-fg 18188  df-top 19166  df-topon 19169  df-ntr 19287  df-nei 19365  df-cnp 19495  df-fil 20082  df-fm 20174  df-flim 20175  df-flf 20176
This theorem is referenced by:  cnpflf  20237
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