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Theorem efopnlem2

Description: Lemma for efopn . (Contributed by Mario Carneiro, 2-May-2015)

Ref Expression
Hypothesis efopn.j ⊒ 𝐽 = ( TopOpen β€˜ β„‚fld )
Assertion efopnlem2 ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ 𝐽 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 efopn.j ⊒ 𝐽 = ( TopOpen β€˜ β„‚fld )
2 logf1o ⊒ log : ( β„‚ βˆ– { 0 } ) –1-1-ontoβ†’ ran log
3 f1orn ⊒ ( log : ( β„‚ βˆ– { 0 } ) –1-1-ontoβ†’ ran log ↔ ( log Fn ( β„‚ βˆ– { 0 } ) ∧ Fun β—‘ log ) )
4 3 simprbi ⊒ ( log : ( β„‚ βˆ– { 0 } ) –1-1-ontoβ†’ ran log β†’ Fun β—‘ log )
5 funcnvres ⊒ ( Fun β—‘ log β†’ β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( β—‘ log β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) )
6 2 4 5 mp2b ⊒ β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( β—‘ log β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
7 df-log ⊒ log = β—‘ ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) )
8 7 cnveqi ⊒ β—‘ log = β—‘ β—‘ ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) )
9 relres ⊒ Rel ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) )
10 dfrel2 ⊒ ( Rel ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) ↔ β—‘ β—‘ ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) = ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) )
11 9 10 mpbi ⊒ β—‘ β—‘ ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) = ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) )
12 8 11 eqtri ⊒ β—‘ log = ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) )
13 12 reseq1i ⊒ ( β—‘ log β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) = ( ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
14 imassrn ⊒ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) βŠ† ran log
15 logrn ⊒ ran log = ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) )
16 14 15 sseqtri ⊒ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) βŠ† ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) )
17 resabs1 ⊒ ( ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) βŠ† ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) β†’ ( ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) = ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) )
18 16 17 ax-mp ⊒ ( ( exp β†Ύ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,] Ο€ ) ) ) β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) = ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
19 6 13 18 3eqtri ⊒ β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
20 19 imaeq1i ⊒ ( β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) = ( ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) )
21 cnxmet ⊒ ( abs ∘ βˆ’ ) ∈ ( ∞Met β€˜ β„‚ )
22 0cnd ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ 0 ∈ β„‚ )
23 rpxr ⊒ ( 𝑅 ∈ ℝ+ β†’ 𝑅 ∈ ℝ* )
24 23 adantr ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ 𝑅 ∈ ℝ* )
25 blssm ⊒ ( ( ( abs ∘ βˆ’ ) ∈ ( ∞Met β€˜ β„‚ ) ∧ 0 ∈ β„‚ ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) βŠ† β„‚ )
26 21 22 24 25 mp3an2i ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) βŠ† β„‚ )
27 26 sselda ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ π‘₯ ∈ β„‚ )
28 27 imcld ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ℝ )
29 efopnlem1 ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( abs β€˜ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ) < Ο€ )
30 pire ⊒ Ο€ ∈ ℝ
31 abslt ⊒ ( ( ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ℝ ∧ Ο€ ∈ ℝ ) β†’ ( ( abs β€˜ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ) < Ο€ ↔ ( - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ ) ) )
32 28 30 31 sylancl ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( ( abs β€˜ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ) < Ο€ ↔ ( - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ ) ) )
33 29 32 mpbid ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ ) )
34 33 simpld ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) )
35 33 simprd ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ )
36 30 renegcli ⊒ - Ο€ ∈ ℝ
37 36 rexri ⊒ - Ο€ ∈ ℝ*
38 30 rexri ⊒ Ο€ ∈ ℝ*
39 elioo2 ⊒ ( ( - Ο€ ∈ ℝ* ∧ Ο€ ∈ ℝ* ) β†’ ( ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ↔ ( ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ℝ ∧ - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ ) ) )
40 37 38 39 mp2an ⊒ ( ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ↔ ( ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ℝ ∧ - Ο€ < ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) < Ο€ ) )
41 28 34 35 40 syl3anbrc ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ( - Ο€ (,) Ο€ ) )
42 imf ⊒ β„‘ : β„‚ ⟢ ℝ
43 ffn ⊒ ( β„‘ : β„‚ ⟢ ℝ β†’ β„‘ Fn β„‚ )
44 elpreima ⊒ ( β„‘ Fn β„‚ β†’ ( π‘₯ ∈ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) ↔ ( π‘₯ ∈ β„‚ ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) ) )
45 42 43 44 mp2b ⊒ ( π‘₯ ∈ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) ↔ ( π‘₯ ∈ β„‚ ∧ ( β„‘ β€˜ π‘₯ ) ∈ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) )
46 27 41 45 sylanbrc ⊒ ( ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) ∧ π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) β†’ π‘₯ ∈ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) )
47 46 ex ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( π‘₯ ∈ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) β†’ π‘₯ ∈ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) ) )
48 47 ssrdv ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) βŠ† ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) )
49 df-ima ⊒ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ran ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) )
50 eqid ⊒ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) = ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) )
51 50 logf1o2 ⊒ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) : ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –1-1-ontoβ†’ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) )
52 f1ofo ⊒ ( ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) : ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –1-1-ontoβ†’ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) β†’ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) : ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –ontoβ†’ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) )
53 forn ⊒ ( ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) : ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –ontoβ†’ ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) β†’ ran ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) ) )
54 51 52 53 mp2b ⊒ ran ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) )
55 49 54 eqtri ⊒ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( β—‘ β„‘ β€œ ( - Ο€ (,) Ο€ ) )
56 48 55 sseqtrrdi ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) βŠ† ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
57 resima2 ⊒ ( ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) βŠ† ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) β†’ ( ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) = ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) )
58 56 57 syl ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( ( exp β†Ύ ( log β€œ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) = ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) )
59 20 58 eqtrid ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) = ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) )
60 50 logcn ⊒ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ∈ ( ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –cnβ†’ β„‚ )
61 difss ⊒ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) βŠ† β„‚
62 ssid ⊒ β„‚ βŠ† β„‚
63 eqid ⊒ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) = ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) )
64 1 cnfldtopon ⊒ 𝐽 ∈ ( TopOn β€˜ β„‚ )
65 64 toponrestid ⊒ 𝐽 = ( 𝐽 β†Ύt β„‚ )
66 1 63 65 cncfcn ⊒ ( ( ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) βŠ† β„‚ ∧ β„‚ βŠ† β„‚ ) β†’ ( ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –cnβ†’ β„‚ ) = ( ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) Cn 𝐽 ) )
67 61 62 66 mp2an ⊒ ( ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) –cnβ†’ β„‚ ) = ( ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) Cn 𝐽 )
68 60 67 eleqtri ⊒ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ∈ ( ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) Cn 𝐽 )
69 1 cnfldtopn ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) )
70 69 blopn ⊒ ( ( ( abs ∘ βˆ’ ) ∈ ( ∞Met β€˜ β„‚ ) ∧ 0 ∈ β„‚ ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ∈ 𝐽 )
71 21 22 24 70 mp3an2i ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ∈ 𝐽 )
72 cnima ⊒ ( ( ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ∈ ( ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) Cn 𝐽 ) ∧ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ∈ 𝐽 ) β†’ ( β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
73 68 71 72 sylancr ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( β—‘ ( log β†Ύ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
74 59 73 eqeltrrd ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
75 1 cnfldtop ⊒ 𝐽 ∈ Top
76 50 logdmopn ⊒ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ∈ ( TopOpen β€˜ β„‚fld )
77 76 1 eleqtrri ⊒ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ∈ 𝐽
78 restopn2 ⊒ ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ∈ 𝐽 ) β†’ ( ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ↔ ( ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ 𝐽 ∧ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) βŠ† ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ) )
79 75 77 78 mp2an ⊒ ( ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ ( 𝐽 β†Ύt ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) ↔ ( ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ 𝐽 ∧ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) βŠ† ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
80 74 79 sylib ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ 𝐽 ∧ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) βŠ† ( β„‚ βˆ– ( -∞ (,] 0 ) ) ) )
81 80 simpld ⊒ ( ( 𝑅 ∈ ℝ+ ∧ 𝑅 < Ο€ ) β†’ ( exp β€œ ( 0 ( ball β€˜ ( abs ∘ βˆ’ ) ) 𝑅 ) ) ∈ 𝐽 )