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Theorem nmcvcn

Description: The norm of a normed complex vector space is a continuous function. (Contributed by NM, 16-May-2007) (Proof shortened by Mario Carneiro, 10-Jan-2014) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses nmcvcn.1 ⊢ N = norm CV ⁡ U
nmcvcn.2 ⊢ C = IndMet ⁡ U
nmcvcn.j ⊢ J = MetOpen ⁡ C
nmcvcn.k ⊢ K = topGen ⁡ ran ⁡ .
Assertion nmcvcn ⊢ U ∈ NrmCVec → N ∈ J Cn K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nmcvcn.1 ⊢ N = norm CV ⁡ U
2 nmcvcn.2 ⊢ C = IndMet ⁡ U
3 nmcvcn.j ⊢ J = MetOpen ⁡ C
4 nmcvcn.k ⊢ K = topGen ⁡ ran ⁡ .
5 eqid ⊢ BaseSet ⁡ U = BaseSet ⁡ U
6 5 1 nvf ⊢ U ∈ NrmCVec → N : BaseSet ⁡ U ⟶ ℝ
7 simprr ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ e ∈ ℝ + → e ∈ ℝ +
8 5 1 nvcl ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x ∈ ℝ
9 8 ex ⊢ U ∈ NrmCVec → x ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x ∈ ℝ
10 5 1 nvcl ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ y ∈ ℝ
11 10 ex ⊢ U ∈ NrmCVec → y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ y ∈ ℝ
12 9 11 anim12d ⊢ U ∈ NrmCVec → x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x ∈ ℝ ∧ N ⁡ y ∈ ℝ
13 eqid ⊢ abs ∘ − ↾ ℝ 2 = abs ∘ − ↾ ℝ 2
14 13 remet ⊢ abs ∘ − ↾ ℝ 2 ∈ Met ⁡ ℝ
15 metcl ⊢ abs ∘ − ↾ ℝ 2 ∈ Met ⁡ ℝ ∧ N ⁡ x ∈ ℝ ∧ N ⁡ y ∈ ℝ → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ
16 14 15 mp3an1 ⊢ N ⁡ x ∈ ℝ ∧ N ⁡ y ∈ ℝ → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ
17 12 16 syl6 ⊢ U ∈ NrmCVec → x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ
18 17 3impib ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ
19 5 2 imsmet ⊢ U ∈ NrmCVec → C ∈ Met ⁡ BaseSet ⁡ U
20 metcl ⊢ C ∈ Met ⁡ BaseSet ⁡ U ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → x C y ∈ ℝ
21 19 20 syl3an1 ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → x C y ∈ ℝ
22 eqid ⊢ + v ⁡ U = + v ⁡ U
23 eqid ⊢ ⋅ 𝑠OLD ⁡ U = ⋅ 𝑠OLD ⁡ U
24 5 22 23 1 nvabs ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x − N ⁡ y ≤ N ⁡ x + v ⁡ U -1 ⋅ 𝑠OLD ⁡ U y
25 12 3impib ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x ∈ ℝ ∧ N ⁡ y ∈ ℝ
26 13 remetdval ⊢ N ⁡ x ∈ ℝ ∧ N ⁡ y ∈ ℝ → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y = N ⁡ x − N ⁡ y
27 25 26 syl ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y = N ⁡ x − N ⁡ y
28 5 22 23 1 2 imsdval2 ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → x C y = N ⁡ x + v ⁡ U -1 ⋅ 𝑠OLD ⁡ U y
29 24 27 28 3brtr4d ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y
30 18 21 29 jca31 ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y
31 30 3expa ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y
32 rpre ⊢ e ∈ ℝ + → e ∈ ℝ
33 lelttr ⊢ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y ∧ x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
34 33 3expa ⊢ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y ∧ x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
35 34 expdimp ⊢ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ e ∈ ℝ ∧ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y → x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
36 35 an32s ⊢ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ∈ ℝ ∧ x C y ∈ ℝ ∧ N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y ≤ x C y ∧ e ∈ ℝ → x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
37 31 32 36 syl2an ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U ∧ e ∈ ℝ + → x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
38 37 ex ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ y ∈ BaseSet ⁡ U → e ∈ ℝ + → x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
39 38 ralrimdva ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U → e ∈ ℝ + → ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
40 39 impr ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ e ∈ ℝ + → ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
41 breq2 ⊢ d = e → x C y < d ↔ x C y < e
42 41 rspceaimv ⊢ e ∈ ℝ + ∧ ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < e → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < d → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
43 7 40 42 syl2anc ⊢ U ∈ NrmCVec ∧ x ∈ BaseSet ⁡ U ∧ e ∈ ℝ + → ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < d → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
44 43 ralrimivva ⊢ U ∈ NrmCVec → ∀ x ∈ BaseSet ⁡ U ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < d → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
45 5 2 imsxmet ⊢ U ∈ NrmCVec → C ∈ ∞Met ⁡ BaseSet ⁡ U
46 13 rexmet ⊢ abs ∘ − ↾ ℝ 2 ∈ ∞Met ⁡ ℝ
47 eqid ⊢ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2 = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2
48 13 47 tgioo ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2
49 4 48 eqtri ⊢ K = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2
50 3 49 metcn ⊢ C ∈ ∞Met ⁡ BaseSet ⁡ U ∧ abs ∘ − ↾ ℝ 2 ∈ ∞Met ⁡ ℝ → N ∈ J Cn K ↔ N : BaseSet ⁡ U ⟶ ℝ ∧ ∀ x ∈ BaseSet ⁡ U ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < d → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
51 45 46 50 sylancl ⊢ U ∈ NrmCVec → N ∈ J Cn K ↔ N : BaseSet ⁡ U ⟶ ℝ ∧ ∀ x ∈ BaseSet ⁡ U ∀ e ∈ ℝ + ∃ d ∈ ℝ + ∀ y ∈ BaseSet ⁡ U x C y < d → N ⁡ x abs ∘ − ↾ ℝ 2 N ⁡ y < e
52 6 44 51 mpbir2and ⊢ U ∈ NrmCVec → N ∈ J Cn K