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Theorem ucnima

Description: An equivalent statement of the definition of uniformly continuous function. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Nov-2017)

Ref Expression
Hypotheses ucnprima.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
ucnprima.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
ucnprima.3 ⊢ φ → F ∈ U uCn V
ucnprima.4 ⊢ φ → W ∈ V
ucnprima.5 ⊢ G = x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y
Assertion ucnima ⊢ φ → ∃ r ∈ U G r ⊆ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ucnprima.1 ⊢ φ → U ∈ UnifOn ⁡ X
2 ucnprima.2 ⊢ φ → V ∈ UnifOn ⁡ Y
3 ucnprima.3 ⊢ φ → F ∈ U uCn V
4 ucnprima.4 ⊢ φ → W ∈ V
5 ucnprima.5 ⊢ G = x ∈ X , y ∈ X ⟼ F ⁡ x F ⁡ y
6 breq ⊢ w = W → F ⁡ x w F ⁡ y ↔ F ⁡ x W F ⁡ y
7 6 imbi2d ⊢ w = W → x r y → F ⁡ x w F ⁡ y ↔ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
8 7 ralbidv ⊢ w = W → ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y ↔ ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
9 8 rexralbidv ⊢ w = W → ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y ↔ ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
10 isucn ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ V ∈ UnifOn ⁡ Y → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ w ∈ V ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y
11 1 2 10 syl2anc ⊢ φ → F ∈ U uCn V ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ w ∈ V ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y
12 3 11 mpbid ⊢ φ → F : X ⟶ Y ∧ ∀ w ∈ V ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y
13 12 simprd ⊢ φ → ∀ w ∈ V ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x w F ⁡ y
14 9 13 4 rspcdva ⊢ φ → ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
15 simplll ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ r → φ
16 simplr ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ r → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
17 ustssxp ⊢ U ∈ UnifOn ⁡ X ∧ r ∈ U → r ⊆ X × X
18 1 17 sylan ⊢ φ ∧ r ∈ U → r ⊆ X × X
19 18 sselda ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ p ∈ r → p ∈ X × X
20 19 adantlr ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ r → p ∈ X × X
21 simpr ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ r → p ∈ r
22 simplr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ X × X → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
23 elxp2 ⊢ p ∈ X × X ↔ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X p = x y
24 23 bilani ⊢ φ ∧ p ∈ X × X → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X p = x y
25 simpr ⊢ φ ∧ p = x y → p = x y
26 25 eleq1d ⊢ φ ∧ p = x y → p ∈ r ↔ x y ∈ r
27 26 adantlr ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p ∈ r ↔ x y ∈ r
28 df-br ⊢ x r y ↔ x y ∈ r
29 27 28 bitr4di ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p ∈ r ↔ x r y
30 simplr ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p ∈ X × X
31 opex ⊢ F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p ∈ V
32 1 2 3 4 5 ucnimalem ⊢ G = p ∈ X × X ⟼ F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p
33 32 fvmpt2 ⊢ p ∈ X × X ∧ F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p ∈ V → G ⁡ p = F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p
34 30 31 33 sylancl ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → G ⁡ p = F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p
35 simpr ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p = x y
36 1st2nd2 ⊢ p ∈ X × X → p = 1 st ⁡ p 2 nd ⁡ p
37 30 36 syl ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p = 1 st ⁡ p 2 nd ⁡ p
38 35 37 eqtr3d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → x y = 1 st ⁡ p 2 nd ⁡ p
39 vex ⊢ x ∈ V
40 vex ⊢ y ∈ V
41 39 40 opth ⊢ x y = 1 st ⁡ p 2 nd ⁡ p ↔ x = 1 st ⁡ p ∧ y = 2 nd ⁡ p
42 38 41 sylib ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → x = 1 st ⁡ p ∧ y = 2 nd ⁡ p
43 42 simpld ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → x = 1 st ⁡ p
44 43 fveq2d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → F ⁡ x = F ⁡ 1 st ⁡ p
45 42 simprd ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → y = 2 nd ⁡ p
46 45 fveq2d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → F ⁡ y = F ⁡ 2 nd ⁡ p
47 44 46 opeq12d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → F ⁡ x F ⁡ y = F ⁡ 1 st ⁡ p F ⁡ 2 nd ⁡ p
48 34 47 eqtr4d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → G ⁡ p = F ⁡ x F ⁡ y
49 48 eleq1d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → G ⁡ p ∈ W ↔ F ⁡ x F ⁡ y ∈ W
50 df-br ⊢ F ⁡ x W F ⁡ y ↔ F ⁡ x F ⁡ y ∈ W
51 49 50 bitr4di ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → G ⁡ p ∈ W ↔ F ⁡ x W F ⁡ y
52 29 51 imbi12d ⊢ φ ∧ p ∈ X × X ∧ p = x y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W ↔ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y
53 52 exbiri ⊢ φ ∧ p ∈ X × X → p = x y → x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
54 53 reximdv ⊢ φ ∧ p ∈ X × X → ∃ y ∈ X p = x y → ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
55 54 reximdv ⊢ φ ∧ p ∈ X × X → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X p = x y → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
56 24 55 mpd ⊢ φ ∧ p ∈ X × X → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
57 56 adantlr ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ X × X → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
58 22 57 r19.29d2r ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ X × X → ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
59 pm3.35 ⊢ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
60 59 rexlimivw ⊢ ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
61 60 rexlimivw ⊢ ∃ x ∈ X ∃ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
62 58 61 syl ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ X × X → p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
63 62 imp ⊢ φ ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ X × X ∧ p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
64 15 16 20 21 63 syl1111anc ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y ∧ p ∈ r → G ⁡ p ∈ W
65 64 ralrimiva ⊢ φ ∧ r ∈ U ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
66 65 ex ⊢ φ ∧ r ∈ U → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
67 66 reximdva ⊢ φ → ∃ r ∈ U ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x r y → F ⁡ x W F ⁡ y → ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
68 14 67 mpd ⊢ φ → ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
69 5 mpofun ⊢ Fun ⁡ G
70 opex ⊢ F ⁡ x F ⁡ y ∈ V
71 5 70 dmmpo ⊢ dom ⁡ G = X × X
72 18 71 sseqtrrdi ⊢ φ ∧ r ∈ U → r ⊆ dom ⁡ G
73 funimass4 ⊢ Fun ⁡ G ∧ r ⊆ dom ⁡ G → G r ⊆ W ↔ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
74 69 72 73 sylancr ⊢ φ ∧ r ∈ U → G r ⊆ W ↔ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W
75 74 biimprd ⊢ φ ∧ r ∈ U → ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W
76 75 ralrimiva ⊢ φ → ∀ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W
77 r19.29r ⊢ ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W ∧ ∀ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W → ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W ∧ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W
78 68 76 77 syl2anc ⊢ φ → ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W ∧ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W
79 pm3.35 ⊢ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W ∧ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W → G r ⊆ W
80 79 reximi ⊢ ∃ r ∈ U ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W ∧ ∀ p ∈ r G ⁡ p ∈ W → G r ⊆ W → ∃ r ∈ U G r ⊆ W
81 78 80 syl ⊢ φ → ∃ r ∈ U G r ⊆ W