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Theorem iscfil2

Description: The property of being a Cauchy filter. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Oct-2015)

Ref Expression
Assertion iscfil2 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iscfil ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F D y × y ⊆ 0 x
2 xmetf ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → D : X × X ⟶ ℝ *
3 2 ad3antrrr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → D : X × X ⟶ ℝ *
4 3 ffund ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → Fun ⁡ D
5 filelss ⊢ F ∈ Fil ⁡ X ∧ y ∈ F → y ⊆ X
6 5 ad4ant24 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → y ⊆ X
7 xpss12 ⊢ y ⊆ X ∧ y ⊆ X → y × y ⊆ X × X
8 6 6 7 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → y × y ⊆ X × X
9 3 fdmd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → dom ⁡ D = X × X
10 8 9 sseqtrrd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → y × y ⊆ dom ⁡ D
11 funimassov ⊢ Fun ⁡ D ∧ y × y ⊆ dom ⁡ D → D y × y ⊆ 0 x ↔ ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w ∈ 0 x
12 4 10 11 syl2anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → D y × y ⊆ 0 x ↔ ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w ∈ 0 x
13 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
14 13 a1i ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → 0 ∈ ℝ *
15 simpllr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → x ∈ ℝ +
16 15 rpxrd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → x ∈ ℝ *
17 simp-4l ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → D ∈ ∞Met ⁡ X
18 6 sselda ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y → z ∈ X
19 18 adantrr ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → z ∈ X
20 6 sselda ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ w ∈ y → w ∈ X
21 20 adantrl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → w ∈ X
22 xmetcl ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ z ∈ X ∧ w ∈ X → z D w ∈ ℝ *
23 17 19 21 22 syl3anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → z D w ∈ ℝ *
24 xmetge0 ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ z ∈ X ∧ w ∈ X → 0 ≤ z D w
25 17 19 21 24 syl3anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → 0 ≤ z D w
26 elico1 ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → z D w ∈ 0 x ↔ z D w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ z D w ∧ z D w < x
27 df-3an ⊢ z D w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ z D w ∧ z D w < x ↔ z D w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ z D w ∧ z D w < x
28 26 27 bitrdi ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → z D w ∈ 0 x ↔ z D w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ z D w ∧ z D w < x
29 28 baibd ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * ∧ z D w ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ z D w → z D w ∈ 0 x ↔ z D w < x
30 14 16 23 25 29 syl22anc ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F ∧ z ∈ y ∧ w ∈ y → z D w ∈ 0 x ↔ z D w < x
31 30 2ralbidva ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w ∈ 0 x ↔ ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x
32 12 31 bitrd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + ∧ y ∈ F → D y × y ⊆ 0 x ↔ ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x
33 32 rexbidva ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X ∧ x ∈ ℝ + → ∃ y ∈ F D y × y ⊆ 0 x ↔ ∃ y ∈ F ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x
34 33 ralbidva ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X ∧ F ∈ Fil ⁡ X → ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F D y × y ⊆ 0 x ↔ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x
35 34 pm5.32da ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F D y × y ⊆ 0 x ↔ F ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x
36 1 35 bitrd ⊢ D ∈ ∞Met ⁡ X → F ∈ CauFil ⁡ D ↔ F ∈ Fil ⁡ X ∧ ∀ x ∈ ℝ + ∃ y ∈ F ∀ z ∈ y ∀ w ∈ y z D w < x