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Theorem lebnumlem2

Description: Lemma for lebnum . As a finite sum of point-to-set distance functions, which are continuous by metdscn , the function F is also continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Feb-2015) (Revised by AV, 30-Sep-2020)

Ref Expression
Hypotheses lebnum.j ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
lebnum.d ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) )
lebnum.c ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Comp )
lebnum.s ⊒ ( πœ‘ β†’ π‘ˆ βŠ† 𝐽 )
lebnum.u ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 = βˆͺ π‘ˆ )
lebnumlem1.u ⊒ ( πœ‘ β†’ π‘ˆ ∈ Fin )
lebnumlem1.n ⊒ ( πœ‘ β†’ Β¬ 𝑋 ∈ π‘ˆ )
lebnumlem1.f ⊒ 𝐹 = ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ Ξ£ π‘˜ ∈ π‘ˆ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) )
lebnumlem2.k ⊒ 𝐾 = ( topGen β€˜ ran (,) )
Assertion lebnumlem2 ( πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lebnum.j ⊒ 𝐽 = ( MetOpen β€˜ 𝐷 )
2 lebnum.d ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) )
3 lebnum.c ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Comp )
4 lebnum.s ⊒ ( πœ‘ β†’ π‘ˆ βŠ† 𝐽 )
5 lebnum.u ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝑋 = βˆͺ π‘ˆ )
6 lebnumlem1.u ⊒ ( πœ‘ β†’ π‘ˆ ∈ Fin )
7 lebnumlem1.n ⊒ ( πœ‘ β†’ Β¬ 𝑋 ∈ π‘ˆ )
8 lebnumlem1.f ⊒ 𝐹 = ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ Ξ£ π‘˜ ∈ π‘ˆ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) )
9 lebnumlem2.k ⊒ 𝐾 = ( topGen β€˜ ran (,) )
10 eqid ⊒ ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) = ( TopOpen β€˜ β„‚fld )
11 metxmet ⊒ ( 𝐷 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
12 2 11 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
13 1 mopntopon ⊒ ( 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) β†’ 𝐽 ∈ ( TopOn β€˜ 𝑋 ) )
14 12 13 syl ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ ( TopOn β€˜ 𝑋 ) )
15 2 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ 𝐷 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) )
16 difssd ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) βŠ† 𝑋 )
17 12 adantr ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ 𝐷 ∈ ( ∞Met β€˜ 𝑋 ) )
18 17 13 syl ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ 𝐽 ∈ ( TopOn β€˜ 𝑋 ) )
19 4 sselda ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ π‘˜ ∈ 𝐽 )
20 toponss ⊒ ( ( 𝐽 ∈ ( TopOn β€˜ 𝑋 ) ∧ π‘˜ ∈ 𝐽 ) β†’ π‘˜ βŠ† 𝑋 )
21 18 19 20 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ π‘˜ βŠ† 𝑋 )
22 eleq1 ⊒ ( π‘˜ = 𝑋 β†’ ( π‘˜ ∈ π‘ˆ ↔ 𝑋 ∈ π‘ˆ ) )
23 22 notbid ⊒ ( π‘˜ = 𝑋 β†’ ( Β¬ π‘˜ ∈ π‘ˆ ↔ Β¬ 𝑋 ∈ π‘ˆ ) )
24 7 23 syl5ibrcom ⊒ ( πœ‘ β†’ ( π‘˜ = 𝑋 β†’ Β¬ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) )
25 24 necon2ad ⊒ ( πœ‘ β†’ ( π‘˜ ∈ π‘ˆ β†’ π‘˜ β‰  𝑋 ) )
26 25 imp ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ π‘˜ β‰  𝑋 )
27 pssdifn0 ⊒ ( ( π‘˜ βŠ† 𝑋 ∧ π‘˜ β‰  𝑋 ) β†’ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) β‰  βˆ… )
28 21 26 27 syl2anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) β‰  βˆ… )
29 eqid ⊒ ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) ) = ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) )
30 29 1 10 metdscn2 ⊒ ( ( 𝐷 ∈ ( Met β€˜ 𝑋 ) ∧ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) βŠ† 𝑋 ∧ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) β‰  βˆ… ) β†’ ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) ) ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) )
31 15 16 28 30 syl3anc ⊒ ( ( πœ‘ ∧ π‘˜ ∈ π‘ˆ ) β†’ ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) ) ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) )
32 10 14 6 31 fsumcn ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ Ξ£ π‘˜ ∈ π‘ˆ inf ( ran ( 𝑧 ∈ ( 𝑋 βˆ– π‘˜ ) ↦ ( 𝑦 𝐷 𝑧 ) ) , ℝ* , < ) ) ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) )
33 8 32 eqeltrid ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) )
34 10 cnfldtopon ⊒ ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ∈ ( TopOn β€˜ β„‚ )
35 34 a1i ⊒ ( πœ‘ β†’ ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ∈ ( TopOn β€˜ β„‚ ) )
36 1 2 3 4 5 6 7 8 lebnumlem1 ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 : 𝑋 ⟢ ℝ+ )
37 36 frnd ⊒ ( πœ‘ β†’ ran 𝐹 βŠ† ℝ+ )
38 rpssre ⊒ ℝ+ βŠ† ℝ
39 37 38 sstrdi ⊒ ( πœ‘ β†’ ran 𝐹 βŠ† ℝ )
40 ax-resscn ⊒ ℝ βŠ† β„‚
41 40 a1i ⊒ ( πœ‘ β†’ ℝ βŠ† β„‚ )
42 cnrest2 ⊒ ( ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ∈ ( TopOn β€˜ β„‚ ) ∧ ran 𝐹 βŠ† ℝ ∧ ℝ βŠ† β„‚ ) β†’ ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ ) ) ) )
43 35 39 41 42 syl3anc ⊒ ( πœ‘ β†’ ( 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) ) ↔ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ ) ) ) )
44 33 43 mpbid ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ ) ) )
45 10 tgioo2 ⊒ ( topGen β€˜ ran (,) ) = ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ )
46 9 45 eqtri ⊒ 𝐾 = ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ )
47 46 oveq2i ⊒ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) = ( 𝐽 Cn ( ( TopOpen β€˜ β„‚fld ) β†Ύt ℝ ) )
48 44 47 eleqtrrdi ⊒ ( πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ( 𝐽 Cn 𝐾 ) )