Metamath Proof Explorer


Theorem fmucnd

Description: The image of a Cauchy filter base by an uniformly continuous function is a Cauchy filter base. Deduction form. Proposition 3 of BourbakiTop1 p. II.13. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-Nov-2017)

Ref Expression
Hypotheses fmucnd.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
fmucnd.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
fmucnd.3 ⊢ φ → F ∈ U uCn V
fmucnd.4 ⊢ φ → C ∈ CauFilU ⁡ U
fmucnd.5 ⊢ D = ran ⁡ a ∈ C ⟼ F a
Assertion fmucnd ⊢ φ → D ∈ CauFilU ⁡ V

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fmucnd.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
2 fmucnd.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
3 fmucnd.3 ⊢ φ → F ∈ U uCn V
4 fmucnd.4 ⊢ φ → C ∈ CauFilU ⁡ U
5 fmucnd.5 ⊢ D = ran ⁡ a ∈ C ⟼ F a
6 cfilufbas ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ C ∈ CauFilU ⁡ U → C ∈ fBas ⁡ X
7 1 4 6 syl2anc ⊢ φ → C ∈ fBas ⁡ X
8 isucn ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ V ∈ UnifOn ⁡ Y → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x v F ⁡ y
9 8 simprbda ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ V ∈ UnifOn ⁡ Y ∧ F ∈ U uCn V → F : X ⟶ Y
10 1 2 3 9 syl21anc ⊢ φ → F : X ⟶ Y
11 2 elfvexd ⊢ φ → Y ∈ V
12 5 fbasrn ⊢ C ∈ fBas ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ Y ∈ V → D ∈ fBas ⁡ Y
13 7 10 11 12 syl3anc ⊢ φ → D ∈ fBas ⁡ Y
14 simplr ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → a ∈ C
15 eqid ⊢ F a = F a
16 imaeq2 ⊢ c = a → F c = F a
17 16 rspceeqv ⊢ a ∈ C ∧ F a = F a → ∃ c ∈ C F a = F c
18 14 15 17 sylancl ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → ∃ c ∈ C F a = F c
19 imaexg ⊢ F ∈ U uCn V → F a ∈ V
20 eqid ⊢ c ∈ C ⟼ F c = c ∈ C ⟼ F c
21 20 elrnmpt ⊢ F a ∈ V → F a ∈ ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c ↔ ∃ c ∈ C F a = F c
22 3 19 21 3syl ⊢ φ → F a ∈ ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c ↔ ∃ c ∈ C F a = F c
23 22 ad3antrrr ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → F a ∈ ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c ↔ ∃ c ∈ C F a = F c
24 18 23 mpbird ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → F a ∈ ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c
25 imaeq2 ⊢ a = c → F a = F c
26 25 cbvmptv ⊢ a ∈ C ⟼ F a = c ∈ C ⟼ F c
27 26 rneqi ⊢ ran ⁡ a ∈ C ⟼ F a = ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c
28 5 27 eqtri ⊢ D = ran ⁡ c ∈ C ⟼ F c
29 24 28 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → F a ∈ D
30 10 ffnd ⊢ φ → F Fn X
31 30 ad3antrrr ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → F Fn X
32 fbelss ⊢ C ∈ fBas ⁡ X ∧ a ∈ C → a ⊆ X
33 7 32 sylan ⊢ φ ∧ a ∈ C → a ⊆ X
34 33 ad4ant13 ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → a ⊆ X
35 fmucndlem ⊢ F Fn X ∧ a ⊆ X → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y a × a = F a × F a
36 31 34 35 syl2anc ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y a × a = F a × F a
37 eqid ⊢ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y = x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y
38 37 mpofun ⊢ Fun ⁡ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y
39 funimass2 ⊢ Fun ⁡ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y a × a ⊆ v
40 38 39 mpan ⊢ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y a × a ⊆ v
41 40 adantl ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y a × a ⊆ v
42 36 41 eqsstrrd ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → F a × F a ⊆ v
43 id ⊢ b = F a → b = F a
44 43 sqxpeqd ⊢ b = F a → b × b = F a × F a
45 44 sseq1d ⊢ b = F a → b × b ⊆ v ↔ F a × F a ⊆ v
46 45 rspcev ⊢ F a ∈ D ∧ F a × F a ⊆ v → ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
47 29 42 46 syl2anc ⊢ φ ∧ v ∈ V ∧ a ∈ C ∧ a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v → ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
48 1 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → U ∈ UnifOn ⁡ X
49 4 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → C ∈ CauFilU ⁡ U
50 2 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → V ∈ UnifOn ⁡ Y
51 3 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → F ∈ U uCn V
52 simpr ⊢ φ ∧ v ∈ V → v ∈ V
53 nfcv ⊢ Ⅎ _ s F ⁡ x F ⁡ y
54 nfcv ⊢ Ⅎ _ t F ⁡ x F ⁡ y
55 nfcv ⊢ Ⅎ _ x F ⁡ s F ⁡ t
56 nfcv ⊢ Ⅎ _ y F ⁡ s F ⁡ t
57 simpl ⊢ x = s ∧ y = t → x = s
58 57 fveq2d ⊢ x = s ∧ y = t → F ⁡ x = F ⁡ s
59 simpr ⊢ x = s ∧ y = t → y = t
60 59 fveq2d ⊢ x = s ∧ y = t → F ⁡ y = F ⁡ t
61 58 60 opeq12d ⊢ x = s ∧ y = t → F ⁡ x F ⁡ y = F ⁡ s F ⁡ t
62 53 54 55 56 61 cbvmpo ⊢ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y = s ∈ X , t ∈ X ⟼ F ⁡ s F ⁡ t
63 48 50 51 52 62 ucnprima ⊢ φ ∧ v ∈ V → x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v ∈ U
64 cfiluexsm ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ C ∈ CauFilU ⁡ U ∧ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v ∈ U → ∃ a ∈ C a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v
65 48 49 63 64 syl3anc ⊢ φ ∧ v ∈ V → ∃ a ∈ C a × a ⊆ x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y -1 v
66 47 65 r19.29a ⊢ φ ∧ v ∈ V → ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
67 66 ralrimiva ⊢ φ → ∀ v ∈ V ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
68 iscfilu ⊢ V ∈ UnifOn ⁡ Y → D ∈ CauFilU ⁡ V ↔ D ∈ fBas ⁡ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
69 2 68 syl ⊢ φ → D ∈ CauFilU ⁡ V ↔ D ∈ fBas ⁡ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ b ∈ D b × b ⊆ v
70 13 67 69 mpbir2and ⊢ φ → D ∈ CauFilU ⁡ V