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Theorem cnpflf

Description: Continuity of a function at a point in terms of filter limits. (Contributed by Jeff Hankins, 7-Sep-2009) (Revised by Stefan O'Rear, 7-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion cnpflf ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnpf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
2 1 3expa ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
3 2 3adantl3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
4 cnpflfi ⊢ A ∈ J fLim f ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
5 4 expcom ⊢ F ∈ J CnP K ⁡ A → A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
6 5 ralrimivw ⊢ F ∈ J CnP K ⁡ A → ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
7 6 adantl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
8 3 7 jca ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
9 8 ex ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F
10 simpl1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → J ∈ TopOn ⁡ X
11 simpl3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ∈ X
12 neiflim ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ∈ X → A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A
13 10 11 12 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A
14 11 snssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ⊆ X
15 11 snn0d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ≠ ∅
16 neifil ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ⊆ X ∧ A ≠ ∅ → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
17 10 14 15 16 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
18 oveq2 ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → J fLim f = J fLim nei ⁡ J ⁡ A
19 18 eleq2d ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → A ∈ J fLim f ↔ A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A
20 oveq2 ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → K fLimf f = K fLimf nei ⁡ J ⁡ A
21 20 fveq1d ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → K fLimf f ⁡ F = K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
22 21 eleq2d ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F ↔ F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
23 19 22 imbi12d ⊢ f = nei ⁡ J ⁡ A → A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F ↔ A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
24 23 rspcv ⊢ nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X → ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F → A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
25 17 24 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F → A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
26 13 25 mpid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F → F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
27 26 imdistanda ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F → F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
28 eqid ⊢ nei ⁡ J ⁡ A = nei ⁡ J ⁡ A
29 28 cnpflf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf nei ⁡ J ⁡ A ⁡ F
30 27 29 sylibrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F → F ∈ J CnP K ⁡ A
31 9 30 impbid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ f ∈ Fil ⁡ X A ∈ J fLim f → F ⁡ A ∈ K fLimf f ⁡ F