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Theorem cfilresi

Description: A Cauchy filter on a metric subspace extends to a Cauchy filter in the larger space. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015)

Ref Expression
Assertion cfilresi ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ( 𝑋 filGen 𝐹 ) ∈ ( CauFil ‘ 𝐷 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xmetres ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) → ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ∈ ( ∞Met ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) )
2 iscfil2 ( ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ∈ ( ∞Met ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) → ( 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ↔ ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 ) ) )
3 2 simplbda ( ( ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ∈ ( ∞Met ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 )
4 1 3 sylan ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 )
5 cfilfil ( ( ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ∈ ( ∞Met ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) )
6 1 5 sylan ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) )
7 filelss ( ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) → 𝑦 ⊆ ( 𝑋𝑌 ) )
8 6 7 sylan ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) → 𝑦 ⊆ ( 𝑋𝑌 ) )
9 inss2 ( 𝑋𝑌 ) ⊆ 𝑌
10 8 9 sstrdi ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) → 𝑦𝑌 )
11 10 sselda ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) ∧ 𝑢𝑦 ) → 𝑢𝑌 )
12 10 sselda ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) ∧ 𝑣𝑦 ) → 𝑣𝑌 )
13 11 12 anim12dan ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) ∧ ( 𝑢𝑦𝑣𝑦 ) ) → ( 𝑢𝑌𝑣𝑌 ) )
14 ovres ( ( 𝑢𝑌𝑣𝑌 ) → ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) = ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) )
15 13 14 syl ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) ∧ ( 𝑢𝑦𝑣𝑦 ) ) → ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) = ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) )
16 15 breq1d ( ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) ∧ ( 𝑢𝑦𝑣𝑦 ) ) → ( ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 ↔ ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
17 16 2ralbidva ( ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) ∧ 𝑦𝐹 ) → ( ∀ 𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 ↔ ∀ 𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
18 17 rexbidva ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ( ∃ 𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 ↔ ∃ 𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
19 18 ralbidv ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ( ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) 𝑣 ) < 𝑥 ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
20 4 19 mpbid ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 )
21 filfbas ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) )
22 6 21 syl ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) )
23 filsspw ( 𝐹 ∈ ( Fil ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 ( 𝑋𝑌 ) )
24 6 23 syl ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 ( 𝑋𝑌 ) )
25 inss1 ( 𝑋𝑌 ) ⊆ 𝑋
26 25 sspwi 𝒫 ( 𝑋𝑌 ) ⊆ 𝒫 𝑋
27 24 26 sstrdi ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋 )
28 elfvdm ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) → 𝑋 ∈ dom ∞Met )
29 28 adantr ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝑋 ∈ dom ∞Met )
30 fbasweak ( ( 𝐹 ∈ ( fBas ‘ ( 𝑋𝑌 ) ) ∧ 𝐹 ⊆ 𝒫 𝑋𝑋 ∈ dom ∞Met ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
31 22 27 29 30 syl3anc ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) )
32 fgcfil ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( fBas ‘ 𝑋 ) ) → ( ( 𝑋 filGen 𝐹 ) ∈ ( CauFil ‘ 𝐷 ) ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
33 31 32 syldan ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ( ( 𝑋 filGen 𝐹 ) ∈ ( CauFil ‘ 𝐷 ) ↔ ∀ 𝑥 ∈ ℝ+𝑦𝐹𝑢𝑦𝑣𝑦 ( 𝑢 𝐷 𝑣 ) < 𝑥 ) )
34 20 33 mpbird ( ( 𝐷 ∈ ( ∞Met ‘ 𝑋 ) ∧ 𝐹 ∈ ( CauFil ‘ ( 𝐷 ↾ ( 𝑌 × 𝑌 ) ) ) ) → ( 𝑋 filGen 𝐹 ) ∈ ( CauFil ‘ 𝐷 ) )