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Theorem isucn2

Description: The predicate " F is a uniformly continuous function from uniform space U to uniform space V ", expressed with filter bases for the entourages. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Jan-2018)

Ref Expression
Hypotheses isucn2.u ⊢ U = X × X filGen R
isucn2.v ⊢ V = Y × Y filGen S
isucn2.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
isucn2.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
isucn2.3 ⊢ φ → R ∈ fBas ⁡ X × X
isucn2.4 ⊢ φ → S ∈ fBas ⁡ Y × Y
Assertion isucn2 ⊢ φ → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isucn2.u ⊢ U = X × X filGen R
2 isucn2.v ⊢ V = Y × Y filGen S
3 isucn2.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
4 isucn2.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
5 isucn2.3 ⊢ φ → R ∈ fBas ⁡ X × X
6 isucn2.4 ⊢ φ → S ∈ fBas ⁡ Y × Y
7 isucn ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ V ∈ UnifOn ⁡ Y → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
8 3 4 7 syl2anc ⊢ φ → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
9 breq ⊢ v = s → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ F ⁡ x s F ⁡ y
10 9 imbi2d ⊢ v = s → x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
11 10 ralbidv ⊢ v = s → ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
12 11 rexralbidv ⊢ v = s → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
13 simplr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ∧ s ∈ S → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
14 ssfg ⊢ S ∈ fBas ⁡ Y × Y → S ⊆ Y × Y filGen S
15 6 14 syl ⊢ φ → S ⊆ Y × Y filGen S
16 15 2 sseqtrrdi ⊢ φ → S ⊆ V
17 16 adantr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → S ⊆ V
18 17 adantr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y → S ⊆ V
19 18 sselda ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ∧ s ∈ S → s ∈ V
20 12 13 19 rspcdva ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ∧ s ∈ S → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
21 simpr ⊢ φ ∧ u ∈ U → u ∈ U
22 21 1 eleqtrdi ⊢ φ ∧ u ∈ U → u ∈ X × X filGen R
23 elfg ⊢ R ∈ fBas ⁡ X × X → u ∈ X × X filGen R ↔ u ⊆ X × X ∧ ∃ r ∈ R r ⊆ u
24 5 23 syl ⊢ φ → u ∈ X × X filGen R ↔ u ⊆ X × X ∧ ∃ r ∈ R r ⊆ u
25 24 simplbda ⊢ φ ∧ u ∈ X × X filGen R → ∃ r ∈ R r ⊆ u
26 22 25 syldan ⊢ φ ∧ u ∈ U → ∃ r ∈ R r ⊆ u
27 ssbr ⊢ r ⊆ u → x r y → x u y
28 27 imim1d ⊢ r ⊆ u → x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
29 28 adantl ⊢ φ ∧ r ∈ R ∧ r ⊆ u → x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
30 29 ralrimivw ⊢ φ ∧ r ∈ R ∧ r ⊆ u → ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
31 30 ralrimivw ⊢ φ ∧ r ∈ R ∧ r ⊆ u → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
32 ralim ⊢ ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
33 32 ralimi ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
34 ralim ⊢ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
35 31 33 34 3syl ⊢ φ ∧ r ∈ R ∧ r ⊆ u → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
36 35 ex ⊢ φ ∧ r ∈ R → r ⊆ u → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
37 36 reximdva ⊢ φ → ∃ r ∈ R r ⊆ u → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
38 37 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ U → ∃ r ∈ R r ⊆ u → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
39 26 38 mpd ⊢ φ ∧ u ∈ U → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
40 r19.37v ⊢ ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
41 39 40 syl ⊢ φ ∧ u ∈ U → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
42 41 rexlimdva ⊢ φ → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
43 42 ad3antrrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ∧ s ∈ S → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
44 20 43 mpd ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ∧ s ∈ S → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
45 44 ralrimiva ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y → ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
46 ssfg ⊢ R ∈ fBas ⁡ X × X → R ⊆ X × X filGen R
47 5 46 syl ⊢ φ → R ⊆ X × X filGen R
48 47 1 sseqtrrdi ⊢ φ → R ⊆ U
49 ssrexv ⊢ R ⊆ U → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
50 breq ⊢ r = u → x r y ↔ x u y
51 50 imbi1d ⊢ r = u → x r y → F ⁡ x s F ⁡ y ↔ x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
52 51 2ralbidv ⊢ r = u → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
53 52 cbvrexvw ⊢ ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y ↔ ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
54 49 53 imbitrdi ⊢ R ⊆ U → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
55 48 54 syl ⊢ φ → ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
56 55 ralimdv ⊢ φ → ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
57 56 adantr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
58 nfv ⊢ Ⅎ s φ ∧ F : X ⟶ Y
59 nfra1 ⊢ Ⅎ s ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
60 58 59 nfan ⊢ Ⅎ s φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
61 nfv ⊢ Ⅎ s v ∈ V
62 60 61 nfan ⊢ Ⅎ s φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V
63 rspa ⊢ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ s ∈ S → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
64 63 ad5ant24 ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y
65 simp-4l ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → φ ∧ F : X ⟶ Y
66 simplr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → s ∈ S
67 simpr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → s ⊆ v
68 ssbr ⊢ s ⊆ v → F ⁡ x s F ⁡ y → F ⁡ x v F ⁡ y
69 68 adantl ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → F ⁡ x s F ⁡ y → F ⁡ x v F ⁡ y
70 69 imim2d ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
71 70 ralimdv ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
72 71 ralimdv ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
73 72 reximdv ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
74 65 66 67 73 syl21anc ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
75 64 74 mpd ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V ∧ s ∈ S ∧ s ⊆ v → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
76 6 ad3antrrr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V → S ∈ fBas ⁡ Y × Y
77 simpr ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V → v ∈ V
78 77 2 eleqtrdi ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V → v ∈ Y × Y filGen S
79 elfg ⊢ S ∈ fBas ⁡ Y × Y → v ∈ Y × Y filGen S ↔ v ⊆ Y × Y ∧ ∃ s ∈ S s ⊆ v
80 79 simplbda ⊢ S ∈ fBas ⁡ Y × Y ∧ v ∈ Y × Y filGen S → ∃ s ∈ S s ⊆ v
81 76 78 80 syl2anc ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V → ∃ s ∈ S s ⊆ v
82 62 75 81 r19.29af ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y ∧ v ∈ V → ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
83 82 ralrimiva ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
84 83 ex ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → ∀ s ∈ S ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
85 57 84 syld ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
86 85 imp ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y
87 45 86 impbida ⊢ φ ∧ F : X ⟶ Y → ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
88 87 pm5.32da ⊢ φ → F : X ⟶ Y ∧ ∀ v ∈ V ∃ u ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x u y → F ⁡ x v F ⁡ y ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y
89 8 88 bitrd ⊢ φ → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ s ∈ S ∃ r ∈ R ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x s F ⁡ y