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Theorem cnpflf2

Description: F is continuous at point A iff a limit of F when x tends to A is ( FA ) . Proposition 9 of BourbakiTop1 p. TG I.50. (Contributed by FL, 29-May-2011) (Revised by Mario Carneiro, 9-Apr-2015)

Ref Expression
Hypothesis cnpflf2.3 ⊢ L = nei ⁡ J ⁡ A
Assertion cnpflf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cnpflf2.3 ⊢ L = nei ⁡ J ⁡ A
2 cnpf2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
3 2 3expa ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
4 3 3adantl3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y
5 simpl1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → J ∈ TopOn ⁡ X
6 simpl3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → A ∈ X
7 neiflim ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ∈ X → A ∈ J fLim nei ⁡ J ⁡ A
8 1 oveq2i ⊢ J fLim L = J fLim nei ⁡ J ⁡ A
9 7 8 eleqtrrdi ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ∈ X → A ∈ J fLim L
10 5 6 9 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → A ∈ J fLim L
11 simpr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F ∈ J CnP K ⁡ A
12 cnpflfi ⊢ A ∈ J fLim L ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F
13 10 11 12 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F
14 4 13 jca ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F ∈ J CnP K ⁡ A → F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F
15 simpl1 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → J ∈ TopOn ⁡ X
16 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
17 15 16 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → J ∈ Top
18 simpl3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ∈ X
19 toponuni ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → X = ⋃ J
20 15 19 syl ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → X = ⋃ J
21 18 20 eleqtrd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ∈ ⋃ J
22 1 eleq2i ⊢ z ∈ L ↔ z ∈ nei ⁡ J ⁡ A
23 eqid ⊢ ⋃ J = ⋃ J
24 23 isneip ⊢ J ∈ Top ∧ A ∈ ⋃ J → z ∈ nei ⁡ J ⁡ A ↔ z ⊆ ⋃ J ∧ ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z
25 22 24 bitrid ⊢ J ∈ Top ∧ A ∈ ⋃ J → z ∈ L ↔ z ⊆ ⋃ J ∧ ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z
26 17 21 25 syl2anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → z ∈ L ↔ z ⊆ ⋃ J ∧ ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z
27 sstr2 ⊢ F v ⊆ F z → F z ⊆ u → F v ⊆ u
28 imass2 ⊢ v ⊆ z → F v ⊆ F z
29 27 28 syl11 ⊢ F z ⊆ u → v ⊆ z → F v ⊆ u
30 29 anim2d ⊢ F z ⊆ u → A ∈ v ∧ v ⊆ z → A ∈ v ∧ F v ⊆ u
31 30 reximdv ⊢ F z ⊆ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
32 31 com12 ⊢ ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z → F z ⊆ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
33 32 adantl ⊢ z ⊆ ⋃ J ∧ ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ v ⊆ z → F z ⊆ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
34 26 33 biimtrdi ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → z ∈ L → F z ⊆ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
35 34 rexlimdv ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → ∃ z ∈ L F z ⊆ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
36 35 imim2d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u → F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
37 36 ralimdv ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u → ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
38 simpr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F : X ⟶ Y
39 37 38 jctild ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u → F : X ⟶ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
40 39 adantld ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F ⁡ A ∈ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u → F : X ⟶ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
41 simpl2 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → K ∈ TopOn ⁡ Y
42 18 snssd ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ⊆ X
43 18 snn0d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → A ≠ ∅
44 neifil ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ A ⊆ X ∧ A ≠ ∅ → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
45 15 42 43 44 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → nei ⁡ J ⁡ A ∈ Fil ⁡ X
46 1 45 eqeltrid ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → L ∈ Fil ⁡ X
47 isflf ⊢ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ L ∈ Fil ⁡ X ∧ F : X ⟶ Y → F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F ↔ F ⁡ A ∈ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u
48 41 46 38 47 syl3anc ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F ↔ F ⁡ A ∈ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ z ∈ L F z ⊆ u
49 iscnp ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
50 49 adantr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ ∀ u ∈ K F ⁡ A ∈ u → ∃ v ∈ J A ∈ v ∧ F v ⊆ u
51 40 48 50 3imtr4d ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y → F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F → F ∈ J CnP K ⁡ A
52 51 impr ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X ∧ F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F → F ∈ J CnP K ⁡ A
53 14 52 impbida ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ K ∈ TopOn ⁡ Y ∧ A ∈ X → F ∈ J CnP K ⁡ A ↔ F : X ⟶ Y ∧ F ⁡ A ∈ K fLimf L ⁡ F