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Theorem stoweidlem57

Description: There exists a function x as in the proof of Lemma 2 in BrosowskiDeutsh p. 91. In this theorem, it is proven the non-trivial case (the closed set D is nonempty). Here D is used to represent A in the paper, because the variable A is used for the subalgebra of functions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017)

Ref Expression
Hypotheses stoweidlem57.1 _ t D
stoweidlem57.2 _ t U
stoweidlem57.3 t φ
stoweidlem57.4 Y = h A | t T 0 h t h t 1
stoweidlem57.5 V = w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
stoweidlem57.6 K = topGen ran .
stoweidlem57.7 T = J
stoweidlem57.8 C = J Cn K
stoweidlem57.9 U = T B
stoweidlem57.10 φ J Comp
stoweidlem57.11 φ A C
stoweidlem57.12 φ f A g A t T f t + g t A
stoweidlem57.13 φ f A g A t T f t g t A
stoweidlem57.14 φ a t T a A
stoweidlem57.15 φ r T t T r t q A q r q t
stoweidlem57.16 φ B Clsd J
stoweidlem57.17 φ D Clsd J
stoweidlem57.18 φ B D =
stoweidlem57.19 φ D
stoweidlem57.20 φ E +
stoweidlem57.21 φ E < 1 3
Assertion stoweidlem57 φ x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stoweidlem57.1 _ t D
2 stoweidlem57.2 _ t U
3 stoweidlem57.3 t φ
4 stoweidlem57.4 Y = h A | t T 0 h t h t 1
5 stoweidlem57.5 V = w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
6 stoweidlem57.6 K = topGen ran .
7 stoweidlem57.7 T = J
8 stoweidlem57.8 C = J Cn K
9 stoweidlem57.9 U = T B
10 stoweidlem57.10 φ J Comp
11 stoweidlem57.11 φ A C
12 stoweidlem57.12 φ f A g A t T f t + g t A
13 stoweidlem57.13 φ f A g A t T f t g t A
14 stoweidlem57.14 φ a t T a A
15 stoweidlem57.15 φ r T t T r t q A q r q t
16 stoweidlem57.16 φ B Clsd J
17 stoweidlem57.17 φ D Clsd J
18 stoweidlem57.18 φ B D =
19 stoweidlem57.19 φ D
20 stoweidlem57.20 φ E +
21 stoweidlem57.21 φ E < 1 3
22 1 nfcri t s D
23 3 22 nfan t φ s D
24 10 adantr φ s D J Comp
25 11 adantr φ s D A C
26 12 3adant1r φ s D f A g A t T f t + g t A
27 13 3adant1r φ s D f A g A t T f t g t A
28 14 adantlr φ s D a t T a A
29 15 adantlr φ s D r T t T r t q A q r q t
30 cmptop J Comp J Top
31 7 iscld J Top B Clsd J B T T B J
32 10 30 31 3syl φ B Clsd J B T T B J
33 16 32 mpbid φ B T T B J
34 33 simprd φ T B J
35 9 34 eqeltrid φ U J
36 35 adantr φ s D U J
37 7 cldss D Clsd J D T
38 17 37 syl φ D T
39 38 sselda φ s D s T
40 disjr B D = s D ¬ s B
41 18 40 sylib φ s D ¬ s B
42 41 r19.21bi φ s D ¬ s B
43 39 42 eldifd φ s D s T B
44 43 9 eleqtrrdi φ s D s U
45 2 23 6 24 7 8 25 26 27 28 29 36 44 stoweidlem56 φ s D w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
46 simpl w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t w J
47 simprll w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t s w
48 simprr w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
49 5 rabeq2i w V w J e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
50 46 48 49 sylanbrc w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t w V
51 46 47 50 jca32 w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t w J s w w V
52 51 reximi2 w J s w w U e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t w J s w w V
53 rexex w J s w w V w s w w V
54 45 52 53 3syl φ s D w s w w V
55 nfcv _ w s
56 nfrab1 _ w w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
57 5 56 nfcxfr _ w V
58 55 57 elunif s V w s w w V
59 54 58 sylibr φ s D s V
60 59 ex φ s D s V
61 60 ssrdv φ D V
62 cmpcld J Comp D Clsd J J 𝑡 D Comp
63 10 17 62 syl2anc φ J 𝑡 D Comp
64 10 30 syl φ J Top
65 7 cmpsub J Top D T J 𝑡 D Comp k 𝒫 J D k u 𝒫 k Fin D u
66 64 38 65 syl2anc φ J 𝑡 D Comp k 𝒫 J D k u 𝒫 k Fin D u
67 63 66 mpbid φ k 𝒫 J D k u 𝒫 k Fin D u
68 ssrab2 w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t J
69 5 68 eqsstri V J
70 5 10 rabexd φ V V
71 elpwg V V V 𝒫 J V J
72 70 71 syl φ V 𝒫 J V J
73 69 72 mpbiri φ V 𝒫 J
74 unieq k = V k = V
75 74 sseq2d k = V D k D V
76 pweq k = V 𝒫 k = 𝒫 V
77 76 ineq1d k = V 𝒫 k Fin = 𝒫 V Fin
78 77 rexeqdv k = V u 𝒫 k Fin D u u 𝒫 V Fin D u
79 75 78 imbi12d k = V D k u 𝒫 k Fin D u D V u 𝒫 V Fin D u
80 79 rspccva k 𝒫 J D k u 𝒫 k Fin D u V 𝒫 J D V u 𝒫 V Fin D u
81 67 73 80 syl2anc φ D V u 𝒫 V Fin D u
82 61 81 mpd φ u 𝒫 V Fin D u
83 elinel1 u 𝒫 V Fin u 𝒫 V
84 elpwi u 𝒫 V u V
85 84 ssdifssd u 𝒫 V u V
86 vex u V
87 difexg u V u V
88 86 87 ax-mp u V
89 88 elpw u 𝒫 V u V
90 85 89 sylibr u 𝒫 V u 𝒫 V
91 83 90 syl u 𝒫 V Fin u 𝒫 V
92 elinel2 u 𝒫 V Fin u Fin
93 diffi u Fin u Fin
94 92 93 syl u 𝒫 V Fin u Fin
95 91 94 elind u 𝒫 V Fin u 𝒫 V Fin
96 95 3ad2ant2 φ u 𝒫 V Fin D u u 𝒫 V Fin
97 unidif0 u = u
98 97 sseq2i D u D u
99 98 biimpri D u D u
100 99 3ad2ant3 φ u 𝒫 V Fin D u D u
101 eldifsni w u w
102 101 rgen w u w
103 102 a1i φ u 𝒫 V Fin D u w u w
104 unieq r = u r = u
105 104 sseq2d r = u D r D u
106 raleq r = u w r w w u w
107 105 106 anbi12d r = u D r w r w D u w u w
108 107 rspcev u 𝒫 V Fin D u w u w r 𝒫 V Fin D r w r w
109 96 100 103 108 syl12anc φ u 𝒫 V Fin D u r 𝒫 V Fin D r w r w
110 109 rexlimdv3a φ u 𝒫 V Fin D u r 𝒫 V Fin D r w r w
111 82 110 mpd φ r 𝒫 V Fin D r w r w
112 nfv h φ
113 nfcv _ h +
114 nfre1 h h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
115 113 114 nfralw h e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
116 nfcv _ h J
117 115 116 nfrabw _ h w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
118 5 117 nfcxfr _ h V
119 118 nfpw _ h 𝒫 V
120 nfcv _ h Fin
121 119 120 nfin _ h 𝒫 V Fin
122 121 nfcri h r 𝒫 V Fin
123 nfv h D r w r w
124 112 122 123 nf3an h φ r 𝒫 V Fin D r w r w
125 nfcv _ t +
126 nfcv _ t A
127 nfra1 t t T 0 h t h t 1
128 nfra1 t t w h t < e
129 nfra1 t t T U 1 e < h t
130 127 128 129 nf3an t t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
131 126 130 nfrex t h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
132 125 131 nfralw t e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
133 nfcv _ t J
134 132 133 nfrabw _ t w J | e + h A t T 0 h t h t 1 t w h t < e t T U 1 e < h t
135 5 134 nfcxfr _ t V
136 135 nfpw _ t 𝒫 V
137 nfcv _ t Fin
138 136 137 nfin _ t 𝒫 V Fin
139 138 nfcri t r 𝒫 V Fin
140 nfcv _ t r
141 1 140 nfss t D r
142 nfv t w r w
143 141 142 nfan t D r w r w
144 3 139 143 nf3an t φ r 𝒫 V Fin D r w r w
145 nfv w φ
146 57 nfpw _ w 𝒫 V
147 nfcv _ w Fin
148 146 147 nfin _ w 𝒫 V Fin
149 148 nfcri w r 𝒫 V Fin
150 nfv w D r
151 nfra1 w w r w
152 150 151 nfan w D r w r w
153 145 149 152 nf3an w φ r 𝒫 V Fin D r w r w
154 simp2 φ r 𝒫 V Fin D r w r w r 𝒫 V Fin
155 simp3l φ r 𝒫 V Fin D r w r w D r
156 19 3ad2ant1 φ r 𝒫 V Fin D r w r w D
157 20 3ad2ant1 φ r 𝒫 V Fin D r w r w E +
158 33 simpld φ B T
159 158 3ad2ant1 φ r 𝒫 V Fin D r w r w B T
160 70 3ad2ant1 φ r 𝒫 V Fin D r w r w V V
161 retop topGen ran . Top
162 6 161 eqeltri K Top
163 cnfex J Top K Top J Cn K V
164 64 162 163 sylancl φ J Cn K V
165 11 8 sseqtrdi φ A J Cn K
166 164 165 ssexd φ A V
167 166 3ad2ant1 φ r 𝒫 V Fin D r w r w A V
168 124 144 153 9 4 5 154 155 156 157 159 160 167 stoweidlem39 φ r 𝒫 V Fin D r w r w m v v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
169 168 rexlimdv3a φ r 𝒫 V Fin D r w r w m v v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
170 111 169 mpd φ m v v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
171 nfv i φ m
172 nfv i v : 1 m V
173 nfv i D ran v
174 nfv i y : 1 m Y
175 nfra1 i i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
176 174 175 nfan i y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
177 176 nfex i y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
178 172 173 177 nf3an i v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
179 171 178 nfan i φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
180 nfv t m
181 3 180 nfan t φ m
182 nfcv _ t v
183 nfcv _ t 1 m
184 182 183 135 nff t v : 1 m V
185 nfcv _ t ran v
186 1 185 nfss t D ran v
187 nfcv _ t y
188 127 126 nfrabw _ t h A | t T 0 h t h t 1
189 4 188 nfcxfr _ t Y
190 187 183 189 nff t y : 1 m Y
191 nfra1 t t v i y i t < E m
192 nfra1 t t B 1 E m < y i t
193 191 192 nfan t t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
194 183 193 nfralw t i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
195 190 194 nfan t y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
196 195 nfex t y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
197 184 186 196 nf3an t v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
198 181 197 nfan t φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
199 nfv y φ m
200 nfv y v : 1 m V
201 nfv y D ran v
202 nfe1 y y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
203 200 201 202 nf3an y v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
204 199 203 nfan y φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
205 nfv w φ m
206 nfcv _ w v
207 nfcv _ w 1 m
208 206 207 57 nff w v : 1 m V
209 nfv w D ran v
210 nfv w y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
211 208 209 210 nf3an w v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
212 205 211 nfan w φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
213 eqid h A | t T 0 h t h t 1 = h A | t T 0 h t h t 1
214 eqid f h A | t T 0 h t h t 1 , g h A | t T 0 h t h t 1 t T f t g t = f h A | t T 0 h t h t 1 , g h A | t T 0 h t h t 1 t T f t g t
215 eqid t T i 1 m y i t = t T i 1 m y i t
216 eqid t T seq 1 × t T i 1 m y i t t m = t T seq 1 × t T i 1 m y i t t m
217 simp1ll φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t f A g A φ
218 217 13 syld3an1 φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t f A g A t T f t g t A
219 11 sselda φ f A f C
220 6 7 8 219 fcnre φ f A f : T
221 220 ad4ant14 φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t f A f : T
222 simplr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t m
223 simpr1 φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t v : 1 m V
224 7 cldss B Clsd J B T
225 16 224 syl φ B T
226 225 ad2antrr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t B T
227 simpr2 φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t D ran v
228 38 ad2antrr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t D T
229 feq3 Y = h A | t T 0 h t h t 1 y : 1 m Y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1
230 4 229 ax-mp y : 1 m Y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1
231 230 biimpi y : 1 m Y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1
232 231 anim1i y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1 i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
233 232 eximi y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1 i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
234 233 3ad2ant3 v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1 i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
235 234 adantl φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t y y : 1 m h A | t T 0 h t h t 1 i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t
236 10 uniexd φ J V
237 7 236 eqeltrid φ T V
238 237 ad2antrr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t T V
239 20 ad2antrr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t E +
240 21 ad2antrr φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t E < 1 3
241 179 198 204 212 7 213 214 215 216 5 218 221 222 223 226 227 228 235 238 239 240 stoweidlem54 φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t
242 241 ex φ m v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t
243 242 exlimdv φ m v v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t
244 243 rexlimdva φ m v v : 1 m V D ran v y y : 1 m Y i 1 m t v i y i t < E m t B 1 E m < y i t x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t
245 170 244 mpd φ x A t T 0 x t x t 1 t D x t < E t B 1 E < x t