Metamath Proof Explorer


Theorem stoweidlem62

Description: This theorem proves the Stone Weierstrass theorem for the non-trivial case in which T is nonempty. The proof follows BrosowskiDeutsh p. 89 (through page 92). (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017) (Revised by AV, 13-Sep-2020)

Ref Expression
Hypotheses stoweidlem62.1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ๐น
stoweidlem62.2 โŠข โ„ฒ ๐‘“ ๐œ‘
stoweidlem62.3 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ๐œ‘
stoweidlem62.4 โŠข ๐ป = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
stoweidlem62.5 โŠข ๐พ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
stoweidlem62.6 โŠข ๐‘‡ = โˆช ๐ฝ
stoweidlem62.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Comp )
stoweidlem62.8 โŠข ๐ถ = ( ๐ฝ Cn ๐พ )
stoweidlem62.9 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โІ ๐ถ )
stoweidlem62.10 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
stoweidlem62.11 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
stoweidlem62.12 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด )
stoweidlem62.13 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐‘‡ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โˆง ๐‘Ÿ โ‰  ๐‘ก ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ž โˆˆ ๐ด ( ๐‘ž โ€˜ ๐‘Ÿ ) โ‰  ( ๐‘ž โ€˜ ๐‘ก ) )
stoweidlem62.14 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ถ )
stoweidlem62.15 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„+ )
stoweidlem62.16 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โ‰  โˆ… )
stoweidlem62.17 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ < ( 1 / 3 ) )
Assertion stoweidlem62 ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 stoweidlem62.1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ๐น
2 stoweidlem62.2 โŠข โ„ฒ ๐‘“ ๐œ‘
3 stoweidlem62.3 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ๐œ‘
4 stoweidlem62.4 โŠข ๐ป = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
5 stoweidlem62.5 โŠข ๐พ = ( topGen โ€˜ ran (,) )
6 stoweidlem62.6 โŠข ๐‘‡ = โˆช ๐ฝ
7 stoweidlem62.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Comp )
8 stoweidlem62.8 โŠข ๐ถ = ( ๐ฝ Cn ๐พ )
9 stoweidlem62.9 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โІ ๐ถ )
10 stoweidlem62.10 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
11 stoweidlem62.11 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
12 stoweidlem62.12 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด )
13 stoweidlem62.13 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐‘‡ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โˆง ๐‘Ÿ โ‰  ๐‘ก ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ž โˆˆ ๐ด ( ๐‘ž โ€˜ ๐‘Ÿ ) โ‰  ( ๐‘ž โ€˜ ๐‘ก ) )
14 stoweidlem62.14 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ถ )
15 stoweidlem62.15 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„+ )
16 stoweidlem62.16 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โ‰  โˆ… )
17 stoweidlem62.17 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ < ( 1 / 3 ) )
18 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
19 4 18 nfcxfr โŠข โ„ฒ ๐‘ก ๐ป
20 eleq1w โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ๐‘” โˆˆ ๐ด โ†” โ„Ž โˆˆ ๐ด ) )
21 20 3anbi3d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†” ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง โ„Ž โˆˆ ๐ด ) ) )
22 fveq1 โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) = ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) )
23 22 oveq2d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) = ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) )
24 23 mpteq2dv โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
25 24 eleq1d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด โ†” ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) )
26 21 25 imbi12d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) โ†” ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง โ„Ž โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) ) )
27 26 10 chvarvv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง โ„Ž โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
28 22 oveq2d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) = ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) )
29 28 mpteq2dv โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
30 29 eleq1d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด โ†” ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) )
31 21 30 imbi12d โŠข ( ๐‘” = โ„Ž โ†’ ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) โ†” ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง โ„Ž โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด ) ) )
32 31 11 chvarvv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง โ„Ž โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
33 1 nfrn โŠข โ„ฒ ๐‘ก ran ๐น
34 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘ก โ„
35 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘ก <
36 33 34 35 nfinf โŠข โ„ฒ ๐‘ก inf ( ran ๐น , โ„ , < )
37 eqid โŠข ( ๐‘‡ ร— { - inf ( ran ๐น , โ„ , < ) } ) = ( ๐‘‡ ร— { - inf ( ran ๐น , โ„ , < ) } )
38 cmptop โŠข ( ๐ฝ โˆˆ Comp โ†’ ๐ฝ โˆˆ Top )
39 7 38 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Top )
40 14 8 eleqtrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( ๐ฝ Cn ๐พ ) )
41 1 3 6 5 7 40 16 stoweidlem29 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โˆˆ ran ๐น โˆง inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โˆˆ โ„ โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โ‰ค ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) ) )
42 41 simp2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โˆˆ โ„ )
43 1 36 3 6 37 5 39 8 14 42 stoweidlem47 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) โˆˆ ๐ถ )
44 4 43 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป โˆˆ ๐ถ )
45 41 simp3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โ‰ค ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) )
46 45 r19.21bi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โ‰ค ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) )
47 5 6 8 14 fcnre โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‡ โŸถ โ„ )
48 47 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆˆ โ„ )
49 42 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โˆˆ โ„ )
50 48 49 subge0d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( 0 โ‰ค ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) โ†” inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โ‰ค ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) ) )
51 46 50 mpbird โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ 0 โ‰ค ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
52 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ )
53 48 49 resubcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) โˆˆ โ„ )
54 4 fvmpt2 โŠข ( ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โˆง ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
55 52 53 54 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
56 51 55 breqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ 0 โ‰ค ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) )
57 56 ex โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†’ 0 โ‰ค ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) )
58 3 57 ralrimi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ 0 โ‰ค ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) )
59 15 rphalfcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ / 2 ) โˆˆ โ„+ )
60 15 rpred โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„ )
61 60 rehalfcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ / 2 ) โˆˆ โ„ )
62 3re โŠข 3 โˆˆ โ„
63 3ne0 โŠข 3 โ‰  0
64 62 63 rereccli โŠข ( 1 / 3 ) โˆˆ โ„
65 64 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 / 3 ) โˆˆ โ„ )
66 rphalflt โŠข ( ๐ธ โˆˆ โ„+ โ†’ ( ๐ธ / 2 ) < ๐ธ )
67 15 66 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ / 2 ) < ๐ธ )
68 61 60 65 67 17 lttrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ / 2 ) < ( 1 / 3 ) )
69 19 3 5 7 6 16 8 9 27 32 12 13 44 58 59 68 stoweidlem61 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) )
70 nfra1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) )
71 3 70 nfan โŠข โ„ฒ ๐‘ก ( ๐œ‘ โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) )
72 rsp โŠข ( โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) ) )
73 15 rpcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ โ„‚ )
74 2cnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 2 โˆˆ โ„‚ )
75 2ne0 โŠข 2 โ‰  0
76 75 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 2 โ‰  0 )
77 73 74 76 divcan2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) = ๐ธ )
78 77 breq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) โ†” ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
79 78 biimpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
80 72 79 sylan9r โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
81 71 80 ralrimi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
82 81 ex โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
83 82 reximdv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ( 2 ยท ( ๐ธ / 2 ) ) โ†’ โˆƒ โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
84 69 83 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
85 nfmpt1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) + inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
86 nfcv โŠข โ„ฒ ๐‘ก โ„Ž
87 nfv โŠข โ„ฒ ๐‘ก โ„Ž โˆˆ ๐ด
88 nfra1 โŠข โ„ฒ ๐‘ก โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ
89 87 88 nfan โŠข โ„ฒ ๐‘ก ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
90 3 89 nfan โŠข โ„ฒ ๐‘ก ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) )
91 eqid โŠข ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) + inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) + inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) )
92 47 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ ๐น : ๐‘‡ โŸถ โ„ )
93 42 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) โˆˆ โ„ )
94 10 3adant1r โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) + ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐ด )
95 12 adantlr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด )
96 9 sseld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘“ โˆˆ ๐ถ ) )
97 8 eleq2i โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ๐ถ โ†” ๐‘“ โˆˆ ( ๐ฝ Cn ๐พ ) )
98 96 97 imbitrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘“ โˆˆ ( ๐ฝ Cn ๐พ ) ) )
99 eqid โŠข โˆช ๐ฝ = โˆช ๐ฝ
100 uniretop โŠข โ„ = โˆช ( topGen โ€˜ ran (,) )
101 5 unieqi โŠข โˆช ๐พ = โˆช ( topGen โ€˜ ran (,) )
102 100 101 eqtr4i โŠข โ„ = โˆช ๐พ
103 99 102 cnf โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ( ๐ฝ Cn ๐พ ) โ†’ ๐‘“ : โˆช ๐ฝ โŸถ โ„ )
104 98 103 syl6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘“ : โˆช ๐ฝ โŸถ โ„ ) )
105 feq2 โŠข ( ๐‘‡ = โˆช ๐ฝ โ†’ ( ๐‘“ : ๐‘‡ โŸถ โ„ โ†” ๐‘“ : โˆช ๐ฝ โŸถ โ„ ) )
106 6 105 mp1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘“ : ๐‘‡ โŸถ โ„ โ†” ๐‘“ : โˆช ๐ฝ โŸถ โ„ ) )
107 104 106 sylibrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘“ : ๐‘‡ โŸถ โ„ ) )
108 2 107 ralrimi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ๐ด ๐‘“ : ๐‘‡ โŸถ โ„ )
109 108 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘“ โˆˆ ๐ด ๐‘“ : ๐‘‡ โŸถ โ„ )
110 simprl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ โ„Ž โˆˆ ๐ด )
111 55 eqcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) = ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) )
112 111 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) = ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) )
113 112 fveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) ) = ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
114 113 adantlr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) ) = ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
115 simplrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
116 rspa โŠข ( ( โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
117 115 116 sylancom โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
118 114 117 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) ) < ๐ธ )
119 118 ex โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†’ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) ) < ๐ธ ) )
120 90 119 ralrimi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ inf ( ran ๐น , โ„ , < ) ) ) ) < ๐ธ )
121 85 86 36 90 91 92 93 94 95 109 110 120 stoweidlem21 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐ป โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )
122 84 121 rexlimddv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘“ โˆˆ ๐ด โˆ€ ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ ( abs โ€˜ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) โˆ’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ก ) ) ) < ๐ธ )