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Theorem 1stccnp

Description: A mapping is continuous at P in a first-countable space X iff it is sequentially continuous at P , meaning that the image under F of every sequence converging at P converges to F ( P ) . This proof uses ax-cc , but only via 1stcelcls , so it could be refactored into a proof that continuity and sequential continuity are the same in sequential spaces. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses 1stccnp.1 φ J 1 st 𝜔
1stccnp.2 φ J TopOn X
1stccnp.3 φ K TopOn Y
1stccnp.4 φ P X
Assertion 1stccnp φ F J CnP K P F : X Y f f : X f t J P F f t K F P

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1stccnp.1 φ J 1 st 𝜔
2 1stccnp.2 φ J TopOn X
3 1stccnp.3 φ K TopOn Y
4 1stccnp.4 φ P X
5 2 3 jca φ J TopOn X K TopOn Y
6 cnpf2 J TopOn X K TopOn Y F J CnP K P F : X Y
7 6 3expa J TopOn X K TopOn Y F J CnP K P F : X Y
8 5 7 sylan φ F J CnP K P F : X Y
9 simprr φ F J CnP K P f : X f t J P f t J P
10 simplr φ F J CnP K P f : X f t J P F J CnP K P
11 9 10 lmcnp φ F J CnP K P f : X f t J P F f t K F P
12 11 ex φ F J CnP K P f : X f t J P F f t K F P
13 12 alrimiv φ F J CnP K P f f : X f t J P F f t K F P
14 8 13 jca φ F J CnP K P F : X Y f f : X f t J P F f t K F P
15 simprl φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P F : X Y
16 fal ¬
17 19.29 f f : X f t J P F f t K F P f f : X F -1 u f t J P f f : X f t J P F f t K F P f : X F -1 u f t J P
18 simprl φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f : X F -1 u
19 difss X F -1 u X
20 fss f : X F -1 u X F -1 u X f : X
21 18 19 20 sylancl φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f : X
22 simprr φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f t J P
23 21 22 jca φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f : X f t J P
24 nnuz = 1
25 simplrr φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P F P u
26 1zzd φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P 1
27 simprr φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P F f t K F P
28 simplrl φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P u K
29 24 25 26 27 28 lmcvg φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P j k j F f k u
30 24 r19.2uz j k j F f k u k F f k u
31 simprll φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P f : X F -1 u
32 31 ffnd φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P f Fn
33 fvco2 f Fn k F f k = F f k
34 32 33 sylan φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F f k = F f k
35 34 eleq1d φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F f k u F f k u
36 31 ffvelrnda φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k f k X F -1 u
37 36 eldifad φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k f k X
38 simplr φ F : X Y u K F P u F : X Y
39 38 ad2antrr φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F : X Y
40 ffn F : X Y F Fn X
41 elpreima F Fn X f k F -1 u f k X F f k u
42 39 40 41 3syl φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k f k F -1 u f k X F f k u
43 36 eldifbd φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k ¬ f k F -1 u
44 43 pm2.21d φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k f k F -1 u
45 42 44 sylbird φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k f k X F f k u
46 37 45 mpand φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F f k u
47 35 46 sylbid φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F f k u
48 47 rexlimdva φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P k F f k u
49 30 48 syl5 φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P j k j F f k u
50 29 49 mpd φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P
51 50 expr φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P F f t K F P
52 23 51 embantd φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f : X f t J P F f t K F P
53 52 ex φ F : X Y u K F P u f : X F -1 u f t J P f : X f t J P F f t K F P
54 53 impcomd φ F : X Y u K F P u f : X f t J P F f t K F P f : X F -1 u f t J P
55 54 exlimdv φ F : X Y u K F P u f f : X f t J P F f t K F P f : X F -1 u f t J P
56 17 55 syl5 φ F : X Y u K F P u f f : X f t J P F f t K F P f f : X F -1 u f t J P
57 56 exp4b φ F : X Y u K F P u f f : X f t J P F f t K F P f f : X F -1 u f t J P
58 57 com23 φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u f f : X F -1 u f t J P
59 58 impr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u f f : X F -1 u f t J P
60 59 imp φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u f f : X F -1 u f t J P
61 16 60 mtoi φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u ¬ f f : X F -1 u f t J P
62 1 ad2antrr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u J 1 st 𝜔
63 2 ad2antrr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u J TopOn X
64 toponuni J TopOn X X = J
65 63 64 syl φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u X = J
66 19 65 sseqtrid φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u X F -1 u J
67 eqid J = J
68 67 1stcelcls J 1 st 𝜔 X F -1 u J P cls J X F -1 u f f : X F -1 u f t J P
69 62 66 68 syl2anc φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u P cls J X F -1 u f f : X F -1 u f t J P
70 61 69 mtbird φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u ¬ P cls J X F -1 u
71 topontop J TopOn X J Top
72 63 71 syl φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u J Top
73 4 ad2antrr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u P X
74 73 65 eleqtrd φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u P J
75 67 elcls J Top X F -1 u J P J P cls J X F -1 u v J P v v X F -1 u
76 72 66 74 75 syl3anc φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u P cls J X F -1 u v J P v v X F -1 u
77 70 76 mtbid φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u ¬ v J P v v X F -1 u
78 15 ad2antrr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J F : X Y
79 78 ffund φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J Fun F
80 toponss J TopOn X v J v X
81 63 80 sylan φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J v X
82 78 fdmd φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J dom F = X
83 81 82 sseqtrrd φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J v dom F
84 funimass3 Fun F v dom F F v u v F -1 u
85 79 83 84 syl2anc φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J F v u v F -1 u
86 df-ss v X v X = v
87 81 86 sylib φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J v X = v
88 87 sseq1d φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J v X F -1 u v F -1 u
89 85 88 bitr4d φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J F v u v X F -1 u
90 nne ¬ v X F -1 u v X F -1 u =
91 inssdif0 v X F -1 u v X F -1 u =
92 90 91 bitr4i ¬ v X F -1 u v X F -1 u
93 89 92 bitr4di φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J F v u ¬ v X F -1 u
94 93 anbi2d φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u P v ¬ v X F -1 u
95 94 rexbidva φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u v J P v ¬ v X F -1 u
96 rexanali v J P v ¬ v X F -1 u ¬ v J P v v X F -1 u
97 95 96 bitrdi φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u ¬ v J P v v X F -1 u
98 77 97 mpbird φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u
99 98 expr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u
100 99 ralrimiva φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P u K F P u v J P v F v u
101 iscnp J TopOn X K TopOn Y P X F J CnP K P F : X Y u K F P u v J P v F v u
102 2 3 4 101 syl3anc φ F J CnP K P F : X Y u K F P u v J P v F v u
103 102 adantr φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P F J CnP K P F : X Y u K F P u v J P v F v u
104 15 100 103 mpbir2and φ F : X Y f f : X f t J P F f t K F P F J CnP K P
105 14 104 impbida φ F J CnP K P F : X Y f f : X f t J P F f t K F P