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Theorem metcnpi3

Description: Epsilon-delta property of a metric space function continuous at P . A variation of metcnpi2 with non-strict ordering. (Contributed by NM, 16-Dec-2007) (Revised by Mario Carneiro, 13-Nov-2013)

Ref Expression
Hypotheses metcn.2 𝐽 = ( MetOpen ‘ 𝐶 )
metcn.4 𝐾 = ( MetOpen ‘ 𝐷 )
Assertion metcnpi3 ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ 𝑥 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 metcn.2 𝐽 = ( MetOpen ‘ 𝐶 )
2 metcn.4 𝐾 = ( MetOpen ‘ 𝐷 )
3 1 2 metcnpi2 ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) → ∃ 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) )
4 rphalfcl ( 𝑧 ∈ ℝ+ → ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ+ )
5 4 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+ ∧ ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) ) ) → ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ+ )
6 simplll ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) )
7 simprr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝑦𝑋 )
8 simplrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) )
9 eqid 𝐽 = 𝐽
10 9 cnprcl ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) → 𝑃 𝐽 )
11 8 10 syl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝑃 𝐽 )
12 1 mopnuni ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) → 𝑋 = 𝐽 )
13 6 12 syl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝑋 = 𝐽 )
14 11 13 eleqtrrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝑃𝑋 )
15 xmetcl ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝑦𝑋𝑃𝑋 ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ∈ ℝ* )
16 6 7 14 15 syl3anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ∈ ℝ* )
17 4 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ+ )
18 17 rpxrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ* )
19 rpxr ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑧 ∈ ℝ* )
20 19 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝑧 ∈ ℝ* )
21 rphalflt ( 𝑧 ∈ ℝ+ → ( 𝑧 / 2 ) < 𝑧 )
22 21 ad2antrl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝑧 / 2 ) < 𝑧 )
23 xrlelttr ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ∈ ℝ* ∧ ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ*𝑧 ∈ ℝ* ) → ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) ∧ ( 𝑧 / 2 ) < 𝑧 ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 ) )
24 23 expcomd ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ∈ ℝ* ∧ ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ*𝑧 ∈ ℝ* ) → ( ( 𝑧 / 2 ) < 𝑧 → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 ) ) )
25 24 imp ( ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ∈ ℝ* ∧ ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ*𝑧 ∈ ℝ* ) ∧ ( 𝑧 / 2 ) < 𝑧 ) → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 ) )
26 16 18 20 22 25 syl31anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 ) )
27 simpllr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) )
28 1 mopntopon ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
29 6 28 syl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) )
30 2 mopntopon ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) → 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
31 27 30 syl ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) )
32 cnpf2 ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐾 ∈ ( TopOn ‘ 𝑌 ) ∧ 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ) → 𝐹 : 𝑋𝑌 )
33 29 31 8 32 syl3anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐹 : 𝑋𝑌 )
34 33 7 ffvelrnd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝑌 )
35 33 14 ffvelrnd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑌 )
36 xmetcl ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ∧ ( 𝐹𝑦 ) ∈ 𝑌 ∧ ( 𝐹𝑃 ) ∈ 𝑌 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ∈ ℝ* )
37 27 34 35 36 syl3anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ∈ ℝ* )
38 simplrr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐴 ∈ ℝ+ )
39 38 rpxrd ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → 𝐴 ∈ ℝ* )
40 xrltle ( ( ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ∈ ℝ*𝐴 ∈ ℝ* ) → ( ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )
41 37 39 40 syl2anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )
42 26 41 imim12d ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ) ) → ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) ) )
43 42 anassrs ( ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ 𝑧 ∈ ℝ+ ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ( ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) ) )
44 43 ralimdva ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ 𝑧 ∈ ℝ+ ) → ( ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) → ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) ) )
45 44 impr ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+ ∧ ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) ) ) → ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )
46 breq2 ( 𝑥 = ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ 𝑥 ↔ ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) ) )
47 46 rspceaimv ( ( ( 𝑧 / 2 ) ∈ ℝ+ ∧ ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ ( 𝑧 / 2 ) → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ 𝑥 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )
48 5 45 47 syl2anc ( ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) ∧ ( 𝑧 ∈ ℝ+ ∧ ∀ 𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) < 𝑧 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) < 𝐴 ) ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ 𝑥 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )
49 3 48 rexlimddv ( ( ( 𝐶 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑌 ) ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐽 CnP 𝐾 ) ‘ 𝑃 ) ∧ 𝐴 ∈ ℝ+ ) ) → ∃ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝑋 ( ( 𝑦 𝐶 𝑃 ) ≤ 𝑥 → ( ( 𝐹𝑦 ) 𝐷 ( 𝐹𝑃 ) ) ≤ 𝐴 ) )