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Theorem cvxpconn

Description: A convex subset of the complex numbers is path-connected. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Feb-2015) Avoid ax-mulf . (Revised by GG, 19-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses cvxpconn.1 φ S
cvxpconn.2 φ x S y S t 0 1 t x + 1 t y S
cvxpconn.3 J = TopOpen fld
cvxpconn.4 K = J 𝑡 S
Assertion cvxpconn φ K PConn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cvxpconn.1 φ S
2 cvxpconn.2 φ x S y S t 0 1 t x + 1 t y S
3 cvxpconn.3 J = TopOpen fld
4 cvxpconn.4 K = J 𝑡 S
5 3 cnfldtop J Top
6 cnex V
7 ssexg S V S V
8 1 6 7 sylancl φ S V
9 resttop J Top S V J 𝑡 S Top
10 5 8 9 sylancr φ J 𝑡 S Top
11 4 10 eqeltrid φ K Top
12 3 dfii3 II = J 𝑡 0 1
13 3 cnfldtopon J TopOn
14 13 a1i φ y S x S J TopOn
15 unitsscn 0 1
16 15 a1i φ y S x S 0 1
17 13 a1i φ x S J TopOn
18 17 cnmptid φ x S t t J Cn J
19 1 sselda φ x S x
20 17 17 19 cnmptc φ x S t x J Cn J
21 3 mpomulcn u , v u v J × t J Cn J
22 21 a1i φ x S u , v u v J × t J Cn J
23 oveq12 u = t v = x u v = t x
24 17 18 20 17 17 22 23 cnmpt12 φ x S t t x J Cn J
25 24 adantrl φ y S x S t t x J Cn J
26 13 a1i φ J TopOn
27 1cnd φ 1
28 26 26 27 cnmptc φ t 1 J Cn J
29 3 cncfcn1 cn = J Cn J
30 28 29 eleqtrrdi φ t 1 : cn
31 26 cnmptid φ t t J Cn J
32 31 29 eleqtrrdi φ t t : cn
33 30 32 subcncf φ t 1 t : cn
34 33 29 eleqtrdi φ t 1 t J Cn J
35 34 adantr φ y S x S t 1 t J Cn J
36 1 adantr φ y S x S S
37 simprl φ y S x S y S
38 36 37 sseldd φ y S x S y
39 14 14 38 cnmptc φ y S x S t y J Cn J
40 21 a1i φ y S x S u , v u v J × t J Cn J
41 oveq12 u = 1 t v = y u v = 1 t y
42 14 35 39 14 14 40 41 cnmpt12 φ y S x S t 1 t y J Cn J
43 3 addcn + J × t J Cn J
44 43 a1i φ y S x S + J × t J Cn J
45 14 25 42 44 cnmpt12f φ y S x S t t x + 1 t y J Cn J
46 12 14 16 45 cnmpt1res φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y II Cn J
47 2 3exp2 φ x S y S t 0 1 t x + 1 t y S
48 47 com23 φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y S
49 48 imp42 φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y S
50 49 fmpttd φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y : 0 1 S
51 50 frnd φ y S x S ran t 0 1 t x + 1 t y S
52 cnrest2 J TopOn ran t 0 1 t x + 1 t y S S t 0 1 t x + 1 t y II Cn J t 0 1 t x + 1 t y II Cn J 𝑡 S
53 13 51 36 52 mp3an2i φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y II Cn J t 0 1 t x + 1 t y II Cn J 𝑡 S
54 46 53 mpbid φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y II Cn J 𝑡 S
55 4 oveq2i II Cn K = II Cn J 𝑡 S
56 54 55 eleqtrrdi φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y II Cn K
57 0elunit 0 0 1
58 oveq1 t = 0 t x = 0 x
59 oveq2 t = 0 1 t = 1 0
60 1m0e1 1 0 = 1
61 59 60 eqtrdi t = 0 1 t = 1
62 61 oveq1d t = 0 1 t y = 1 y
63 58 62 oveq12d t = 0 t x + 1 t y = 0 x + 1 y
64 eqid t 0 1 t x + 1 t y = t 0 1 t x + 1 t y
65 ovex 0 x + 1 y V
66 63 64 65 fvmpt 0 0 1 t 0 1 t x + 1 t y 0 = 0 x + 1 y
67 57 66 ax-mp t 0 1 t x + 1 t y 0 = 0 x + 1 y
68 19 adantrl φ y S x S x
69 68 mul02d φ y S x S 0 x = 0
70 38 mullidd φ y S x S 1 y = y
71 69 70 oveq12d φ y S x S 0 x + 1 y = 0 + y
72 38 addlidd φ y S x S 0 + y = y
73 71 72 eqtrd φ y S x S 0 x + 1 y = y
74 67 73 eqtrid φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y 0 = y
75 1elunit 1 0 1
76 oveq1 t = 1 t x = 1 x
77 oveq2 t = 1 1 t = 1 1
78 1m1e0 1 1 = 0
79 77 78 eqtrdi t = 1 1 t = 0
80 79 oveq1d t = 1 1 t y = 0 y
81 76 80 oveq12d t = 1 t x + 1 t y = 1 x + 0 y
82 ovex 1 x + 0 y V
83 81 64 82 fvmpt 1 0 1 t 0 1 t x + 1 t y 1 = 1 x + 0 y
84 75 83 ax-mp t 0 1 t x + 1 t y 1 = 1 x + 0 y
85 68 mullidd φ y S x S 1 x = x
86 38 mul02d φ y S x S 0 y = 0
87 85 86 oveq12d φ y S x S 1 x + 0 y = x + 0
88 68 addridd φ y S x S x + 0 = x
89 87 88 eqtrd φ y S x S 1 x + 0 y = x
90 84 89 eqtrid φ y S x S t 0 1 t x + 1 t y 1 = x
91 fveq1 f = t 0 1 t x + 1 t y f 0 = t 0 1 t x + 1 t y 0
92 91 eqeq1d f = t 0 1 t x + 1 t y f 0 = y t 0 1 t x + 1 t y 0 = y
93 fveq1 f = t 0 1 t x + 1 t y f 1 = t 0 1 t x + 1 t y 1
94 93 eqeq1d f = t 0 1 t x + 1 t y f 1 = x t 0 1 t x + 1 t y 1 = x
95 92 94 anbi12d f = t 0 1 t x + 1 t y f 0 = y f 1 = x t 0 1 t x + 1 t y 0 = y t 0 1 t x + 1 t y 1 = x
96 95 rspcev t 0 1 t x + 1 t y II Cn K t 0 1 t x + 1 t y 0 = y t 0 1 t x + 1 t y 1 = x f II Cn K f 0 = y f 1 = x
97 56 74 90 96 syl12anc φ y S x S f II Cn K f 0 = y f 1 = x
98 97 ralrimivva φ y S x S f II Cn K f 0 = y f 1 = x
99 resttopon J TopOn S J 𝑡 S TopOn S
100 13 1 99 sylancr φ J 𝑡 S TopOn S
101 4 100 eqeltrid φ K TopOn S
102 toponuni K TopOn S S = K
103 101 102 syl φ S = K
104 103 raleqdv φ x S f II Cn K f 0 = y f 1 = x x K f II Cn K f 0 = y f 1 = x
105 103 104 raleqbidv φ y S x S f II Cn K f 0 = y f 1 = x y K x K f II Cn K f 0 = y f 1 = x
106 98 105 mpbid φ y K x K f II Cn K f 0 = y f 1 = x
107 eqid K = K
108 107 ispconn K PConn K Top y K x K f II Cn K f 0 = y f 1 = x
109 11 106 108 sylanbrc φ K PConn