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Theorem cncfco

Description: The composition of two continuous maps on complex numbers is also continuous. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009) (Revised by Mario Carneiro, 25-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses cncfco.4 ⊢ φ → F : A ⟶cn B
cncfco.5 ⊢ φ → G : B ⟶cn C
Assertion cncfco ⊢ φ → G ∘ F : A ⟶cn C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cncfco.4 ⊢ φ → F : A ⟶cn B
2 cncfco.5 ⊢ φ → G : B ⟶cn C
3 cncff ⊢ G : B ⟶cn C → G : B ⟶ C
4 2 3 syl ⊢ φ → G : B ⟶ C
5 cncff ⊢ F : A ⟶cn B → F : A ⟶ B
6 1 5 syl ⊢ φ → F : A ⟶ B
7 fco ⊢ G : B ⟶ C ∧ F : A ⟶ B → G ∘ F : A ⟶ C
8 4 6 7 syl2anc ⊢ φ → G ∘ F : A ⟶ C
9 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → G : B ⟶cn C
10 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → F : A ⟶ B
11 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → x ∈ A
12 10 11 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → F ⁡ x ∈ B
13 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → y ∈ ℝ +
14 cncfi ⊢ G : B ⟶cn C ∧ F ⁡ x ∈ B ∧ y ∈ ℝ + → ∃ u ∈ ℝ + ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y
15 9 12 13 14 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → ∃ u ∈ ℝ + ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y
16 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → F : A ⟶cn B
17 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → x ∈ A
18 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → u ∈ ℝ +
19 cncfi ⊢ F : A ⟶cn B ∧ x ∈ A ∧ u ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u
20 16 17 18 19 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u
21 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → F : A ⟶ B
22 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → w ∈ A
23 21 22 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → F ⁡ w ∈ B
24 fvoveq1 ⊢ v = F ⁡ w → v − F ⁡ x = F ⁡ w − F ⁡ x
25 24 breq1d ⊢ v = F ⁡ w → v − F ⁡ x < u ↔ F ⁡ w − F ⁡ x < u
26 25 imbrov2fvoveq ⊢ v = F ⁡ w → v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y ↔ F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x < y
27 26 rspcv ⊢ F ⁡ w ∈ B → ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x < y
28 23 27 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x < y
29 fvco3 ⊢ F : A ⟶ B ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ w = G ⁡ F ⁡ w
30 21 22 29 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ w = G ⁡ F ⁡ w
31 17 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → x ∈ A
32 fvco3 ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A → G ∘ F ⁡ x = G ⁡ F ⁡ x
33 21 31 32 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ x = G ⁡ F ⁡ x
34 30 33 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x = G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x
35 34 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x = G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x
36 35 breq1d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y ↔ G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x < y
37 36 imbi2d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y ↔ F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ⁡ F ⁡ w − G ⁡ F ⁡ x < y
38 28 37 sylibrd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
39 38 imp ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
40 39 an32s ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → F ⁡ w − F ⁡ x < u → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
41 40 imim2d ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u → w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
42 41 anassrs ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y ∧ z ∈ ℝ + ∧ w ∈ A → w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u → w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
43 42 ralimdva ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y ∧ z ∈ ℝ + → ∀ w ∈ A w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u → ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
44 43 reximdva ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + ∧ ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
45 44 ex ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → F ⁡ w − F ⁡ x < u → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
46 20 45 mpid ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + ∧ u ∈ ℝ + → ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
47 46 rexlimdva ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → ∃ u ∈ ℝ + ∀ v ∈ B v − F ⁡ x < u → G ⁡ v − G ⁡ F ⁡ x < y → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
48 15 47 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ A ∧ y ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
49 48 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
50 cncfrss ⊢ F : A ⟶cn B → A ⊆ ℂ
51 1 50 syl ⊢ φ → A ⊆ ℂ
52 cncfrss2 ⊢ G : B ⟶cn C → C ⊆ ℂ
53 2 52 syl ⊢ φ → C ⊆ ℂ
54 elcncf2 ⊢ A ⊆ ℂ ∧ C ⊆ ℂ → G ∘ F : A ⟶cn C ↔ G ∘ F : A ⟶ C ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
55 51 53 54 syl2anc ⊢ φ → G ∘ F : A ⟶cn C ↔ G ∘ F : A ⟶ C ∧ ∀ x ∈ A ∀ y ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ w ∈ A w − x < z → G ∘ F ⁡ w − G ∘ F ⁡ x < y
56 8 49 55 mpbir2and ⊢ φ → G ∘ F : A ⟶cn C