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Theorem metcnp 20772
Description: Two ways to say a mapping from metric  C to metric  D is continuous at point  P. (Contributed by NM, 11-May-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 28-Aug-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
metcn.2  |-  J  =  ( MetOpen `  C )
metcn.4  |-  K  =  ( MetOpen `  D )
Assertion
Ref Expression
metcnp  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  A. w  e.  X  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) ) )
Distinct variable groups:    y, w, z, F    w, J, y, z    w, K, y, z    w, X, y, z    w, Y, y, z    w, C, y, z    w, D, y, z    w, P, y, z

Proof of Theorem metcnp
StepHypRef Expression
1 metcn.2 . . 3  |-  J  =  ( MetOpen `  C )
2 metcn.4 . . 3  |-  K  =  ( MetOpen `  D )
31, 2metcnp3 20771 . 2  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  ( F "
( P ( ball `  C ) z ) )  C_  ( ( F `  P )
( ball `  D )
y ) ) ) )
4 ffun 5724 . . . . . . . . 9  |-  ( F : X --> Y  ->  Fun  F )
54ad2antlr 726 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  Fun  F )
6 simpll1 1030 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  C  e.  ( *Met `  X
) )
7 simpll3 1032 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  P  e.  X )
8 rpxr 11216 . . . . . . . . . . 11  |-  ( z  e.  RR+  ->  z  e. 
RR* )
98ad2antll 728 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  z  e.  RR* )
10 blssm 20649 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  P  e.  X  /\  z  e.  RR* )  ->  ( P ( ball `  C ) z ) 
C_  X )
116, 7, 9, 10syl3anc 1223 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( P
( ball `  C )
z )  C_  X
)
12 fdm 5726 . . . . . . . . . 10  |-  ( F : X --> Y  ->  dom  F  =  X )
1312ad2antlr 726 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  dom  F  =  X )
1411, 13sseqtr4d 3534 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( P
( ball `  C )
z )  C_  dom  F )
15 funimass4 5909 . . . . . . . 8  |-  ( ( Fun  F  /\  ( P ( ball `  C
) z )  C_  dom  F )  ->  (
( F " ( P ( ball `  C
) z ) ) 
C_  ( ( F `
 P ) (
ball `  D )
y )  <->  A. w  e.  ( P ( ball `  C ) z ) ( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) ) )
165, 14, 15syl2anc 661 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( ( F " ( P (
ball `  C )
z ) )  C_  ( ( F `  P ) ( ball `  D ) y )  <->  A. w  e.  ( P ( ball `  C
) z ) ( F `  w )  e.  ( ( F `
 P ) (
ball `  D )
y ) ) )
17 elbl 20619 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  P  e.  X  /\  z  e.  RR* )  ->  ( w  e.  ( P ( ball `  C
) z )  <->  ( w  e.  X  /\  ( P C w )  < 
z ) ) )
186, 7, 9, 17syl3anc 1223 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( w  e.  ( P ( ball `  C ) z )  <-> 
( w  e.  X  /\  ( P C w )  <  z ) ) )
1918imbi1d 317 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( (
w  e.  ( P ( ball `  C
) z )  -> 
( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) )  <-> 
( ( w  e.  X  /\  ( P C w )  < 
z )  ->  ( F `  w )  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D ) y ) ) ) )
20 impexp 446 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( w  e.  X  /\  ( P C w )  <  z )  ->  ( F `  w )  e.  ( ( F `  P
) ( ball `  D
) y ) )  <-> 
( w  e.  X  ->  ( ( P C w )  <  z  ->  ( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) ) ) )
21 simpl2 995 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( C  e.  ( *Met `  X
)  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  ->  D  e.  ( *Met `  Y ) )
2221ad2antrr 725 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  D  e.  ( *Met `  Y ) )
23 simplrl 759 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  y  e.  RR+ )
2423rpxrd 11246 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  y  e.  RR* )
25 simpllr 758 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  F : X --> Y )
267adantr 465 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  P  e.  X )
2725, 26ffvelrnd 6013 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  ( F `  P )  e.  Y )
28 simplr 754 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  F : X
--> Y )
2928ffvelrnda 6012 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  ( F `  w )  e.  Y )
30 elbl2 20621 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  y  e.  RR* )  /\  ( ( F `  P )  e.  Y  /\  ( F `  w )  e.  Y ) )  -> 
( ( F `  w )  e.  ( ( F `  P
) ( ball `  D
) y )  <->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) )
3122, 24, 27, 29, 30syl22anc 1224 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  (
( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y )  <->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) )
3231imbi2d 316 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  /\  w  e.  X )  ->  (
( ( P C w )  <  z  ->  ( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) )  <-> 
( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) )
3332pm5.74da 687 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( (
w  e.  X  -> 
( ( P C w )  <  z  ->  ( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) ) )  <->  ( w  e.  X  ->  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) ) )
3420, 33syl5bb 257 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( (
( w  e.  X  /\  ( P C w )  <  z )  ->  ( F `  w )  e.  ( ( F `  P
) ( ball `  D
) y ) )  <-> 
( w  e.  X  ->  ( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) ) )
3519, 34bitrd 253 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( (
w  e.  ( P ( ball `  C
) z )  -> 
( F `  w
)  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D
) y ) )  <-> 
( w  e.  X  ->  ( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) ) )
3635ralbidv2 2892 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( A. w  e.  ( P
( ball `  C )
z ) ( F `
 w )  e.  ( ( F `  P ) ( ball `  D ) y )  <->  A. w  e.  X  ( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) )
3716, 36bitrd 253 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  ( y  e.  RR+  /\  z  e.  RR+ )
)  ->  ( ( F " ( P (
ball `  C )
z ) )  C_  ( ( F `  P ) ( ball `  D ) y )  <->  A. w  e.  X  ( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) )
3837anassrs 648 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  RR+ )  /\  z  e.  RR+ )  -> 
( ( F "
( P ( ball `  C ) z ) )  C_  ( ( F `  P )
( ball `  D )
y )  <->  A. w  e.  X  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) )
3938rexbidva 2963 . . . 4  |-  ( ( ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y )  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  /\  y  e.  RR+ )  -> 
( E. z  e.  RR+  ( F " ( P ( ball `  C
) z ) ) 
C_  ( ( F `
 P ) (
ball `  D )
y )  <->  E. z  e.  RR+  A. w  e.  X  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) )
4039ralbidva 2893 . . 3  |-  ( ( ( C  e.  ( *Met `  X
)  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  /\  F : X --> Y )  -> 
( A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  ( F " ( P ( ball `  C
) z ) ) 
C_  ( ( F `
 P ) (
ball `  D )
y )  <->  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  A. w  e.  X  ( ( P C w )  <  z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  <  y ) ) )
4140pm5.32da 641 . 2  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  ->  (
( F : X --> Y  /\  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  ( F " ( P ( ball `  C
) z ) ) 
C_  ( ( F `
 P ) (
ball `  D )
y ) )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  A. w  e.  X  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) ) )
423, 41bitrd 253 1  |-  ( ( C  e.  ( *Met `  X )  /\  D  e.  ( *Met `  Y
)  /\  P  e.  X )  ->  ( F  e.  ( ( J  CnP  K ) `  P )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  RR+  E. z  e.  RR+  A. w  e.  X  ( ( P C w )  < 
z  ->  ( ( F `  P ) D ( F `  w ) )  < 
y ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 968    = wceq 1374    e. wcel 1762   A.wral 2807   E.wrex 2808    C_ wss 3469   class class class wbr 4440   dom cdm 4992   "cima 4995   Fun wfun 5573   -->wf 5575   ` cfv 5579  (class class class)co 6275   RR*cxr 9616    < clt 9617   RR+crp 11209   *Metcxmt 18167   ballcbl 18169   MetOpencmopn 18172    CnP ccnp 19485
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1714  ax-7 1734  ax-8 1764  ax-9 1766  ax-10 1781  ax-11 1786  ax-12 1798  ax-13 1961  ax-ext 2438  ax-sep 4561  ax-nul 4569  ax-pow 4618  ax-pr 4679  ax-un 6567  ax-cnex 9537  ax-resscn 9538  ax-1cn 9539  ax-icn 9540  ax-addcl 9541  ax-addrcl 9542  ax-mulcl 9543  ax-mulrcl 9544  ax-mulcom 9545  ax-addass 9546  ax-mulass 9547  ax-distr 9548  ax-i2m1 9549  ax-1ne0 9550  ax-1rid 9551  ax-rnegex 9552  ax-rrecex 9553  ax-cnre 9554  ax-pre-lttri 9555  ax-pre-lttrn 9556  ax-pre-ltadd 9557  ax-pre-mulgt0 9558  ax-pre-sup 9559
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1377  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1707  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2446  df-cleq 2452  df-clel 2455  df-nfc 2610  df-ne 2657  df-nel 2658  df-ral 2812  df-rex 2813  df-reu 2814  df-rmo 2815  df-rab 2816  df-v 3108  df-sbc 3325  df-csb 3429  df-dif 3472  df-un 3474  df-in 3476  df-ss 3483  df-pss 3485  df-nul 3779  df-if 3933  df-pw 4005  df-sn 4021  df-pr 4023  df-tp 4025  df-op 4027  df-uni 4239  df-iun 4320  df-br 4441  df-opab 4499  df-mpt 4500  df-tr 4534  df-eprel 4784  df-id 4788  df-po 4793  df-so 4794  df-fr 4831  df-we 4833  df-ord 4874  df-on 4875  df-lim 4876  df-suc 4877  df-xp 4998  df-rel 4999  df-cnv 5000  df-co 5001  df-dm 5002  df-rn 5003  df-res 5004  df-ima 5005  df-iota 5542  df-fun 5581  df-fn 5582  df-f 5583  df-f1 5584  df-fo 5585  df-f1o 5586  df-fv 5587  df-riota 6236  df-ov 6278  df-oprab 6279  df-mpt2 6280  df-om 6672  df-1st 6774  df-2nd 6775  df-recs 7032  df-rdg 7066  df-er 7301  df-map 7412  df-en 7507  df-dom 7508  df-sdom 7509  df-sup 7890  df-pnf 9619  df-mnf 9620  df-xr 9621  df-ltxr 9622  df-le 9623  df-sub 9796  df-neg 9797  df-div 10196  df-nn 10526  df-2 10583  df-n0 10785  df-z 10854  df-uz 11072  df-q 11172  df-rp 11210  df-xneg 11307  df-xadd 11308  df-xmul 11309  df-topgen 14688  df-psmet 18175  df-xmet 18176  df-bl 18178  df-mopn 18179  df-top 19159  df-bases 19161  df-topon 19162  df-cnp 19488
This theorem is referenced by:  metcnp2  20773  metcn  20774  metcnpi  20775  txmetcnp  20778  abelth  22563  qqhcn  27594
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