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Theorem fmcncfil

Description: The image of a Cauchy filter by a continuous filter map is a Cauchy filter. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Nov-2017)

Ref Expression
Hypotheses fmcncfil.1 ⊢ J = MetOpen ⁡ D
fmcncfil.2 ⊢ K = MetOpen ⁡ E
Assertion fmcncfil ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → Y FilMap F ⁡ B ∈ CauFil ⁡ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fmcncfil.1 ⊢ J = MetOpen ⁡ D
2 fmcncfil.2 ⊢ K = MetOpen ⁡ E
3 simpl2 ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → E ∈ ∞Met ⁡ Y
4 simpl1 ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → D ∈ CMet ⁡ X
5 1 cmetcvg ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → J fLim B ≠ ∅
6 n0 ⊢ J fLim B ≠ ∅ ↔ ∃ x x ∈ J fLim B
7 5 6 sylib ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∃ x x ∈ J fLim B
8 4 7 sylancom ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∃ x x ∈ J fLim B
9 cmetmet ⊢ D ∈ CMet ⁡ X → D ∈ Met ⁡ X
10 metxmet ⊢ D ∈ Met ⁡ X → D ∈ ∞Met ⁡ X
11 4 9 10 3syl ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → D ∈ ∞Met ⁡ X
12 cfilfil ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → B ∈ Fil ⁡ X
13 11 12 sylancom ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → B ∈ Fil ⁡ X
14 1 mopntopon ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → J ∈ TopOn ⁡ X
15 11 14 syl ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → J ∈ TopOn ⁡ X
16 2 mopntopon ⊢ E ∈ ∞Met ⁡ Y → K ∈ TopOn ⁡ Y
17 3 16 syl ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → K ∈ TopOn ⁡ Y
18 simpl3 ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → F ∈ J Cn K
19 cnflf ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ b ∈ Fil ⁡ X ∀ x ∈ J fLim b F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F
20 19 simplbda ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K → ∀ b ∈ Fil ⁡ X ∀ x ∈ J fLim b F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F
21 15 17 18 20 syl21anc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∀ b ∈ Fil ⁡ X ∀ x ∈ J fLim b F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F
22 oveq2 ⊢ b = B → J fLim b = J fLim B
23 oveq2 ⊢ b = B → K fLimf b = K fLimf B
24 23 fveq1d ⊢ b = B → K fLimf b ⁡ F = K fLimf B ⁡ F
25 24 eleq2d ⊢ b = B → F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F ↔ F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
26 22 25 raleqbidv ⊢ b = B → ∀ x ∈ J fLim b F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F ↔ ∀ x ∈ J fLim B F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
27 26 rspcv ⊢ B ∈ Fil ⁡ X → ∀ b ∈ Fil ⁡ X ∀ x ∈ J fLim b F ⁡ x ∈ K fLimf b ⁡ F → ∀ x ∈ J fLim B F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
28 13 21 27 sylc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∀ x ∈ J fLim B F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
29 df-ral ⊢ ∀ x ∈ J fLim B F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F ↔ ∀ x x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
30 28 29 sylib ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∀ x x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
31 19.29r ⊢ ∃ x x ∈ J fLim B ∧ ∀ x x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F → ∃ x x ∈ J fLim B ∧ x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
32 pm3.35 ⊢ x ∈ J fLim B ∧ x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
33 32 eximi ⊢ ∃ x x ∈ J fLim B ∧ x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
34 31 33 syl ⊢ ∃ x x ∈ J fLim B ∧ ∀ x x ∈ J fLim B → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
35 8 30 34 syl2anc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F
36 1 2 metcn ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y → F ∈ J Cn K ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ X x D y < d → F ⁡ x E F ⁡ y < e
37 36 biimpa ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ X x D y < d → F ⁡ x E F ⁡ y < e
38 11 3 18 37 syl21anc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → F : X ⟶ Y ∧ ∀ x ∈ X ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ X x D y < d → F ⁡ x E F ⁡ y < e
39 38 simpld ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → F : X ⟶ Y
40 flfval ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ B ∈ Fil ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y → K fLimf B ⁡ F = K fLim Y FilMap F ⁡ B
41 17 13 39 40 syl3anc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → K fLimf B ⁡ F = K fLim Y FilMap F ⁡ B
42 41 eleq2d ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F ↔ F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B
43 42 exbidv ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLimf B ⁡ F ↔ ∃ x F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B
44 35 43 mpbid ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B
45 2 flimcfil ⊢ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B → Y FilMap F ⁡ B ∈ CauFil ⁡ E
46 45 ex ⊢ E ∈ ∞Met ⁡ Y → F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B → Y FilMap F ⁡ B ∈ CauFil ⁡ E
47 46 exlimdv ⊢ E ∈ ∞Met ⁡ Y → ∃ x F ⁡ x ∈ K fLim Y FilMap F ⁡ B → Y FilMap F ⁡ B ∈ CauFil ⁡ E
48 3 44 47 sylc ⊢ D ∈ CMet ⁡ X ∧ E ∈ ∞Met ⁡ Y ∧ F ∈ J Cn K ∧ B ∈ CauFil ⁡ D → Y FilMap F ⁡ B ∈ CauFil ⁡ E