Metamath Proof Explorer


Theorem xrge0pluscn

Description: The addition operation of the extended nonnegative real numbers monoid is continuous. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Mar-2017)

Ref Expression
Hypotheses xrge0iifhmeo.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , +โˆž , - ( log โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
xrge0iifhmeo.k โŠข ๐ฝ = ( ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โ†พt ( 0 [,] +โˆž ) )
xrge0pluscn.1 โŠข + = ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) )
Assertion xrge0pluscn + โˆˆ ( ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) Cn ๐ฝ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 xrge0iifhmeo.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โ†ฆ if ( ๐‘ฅ = 0 , +โˆž , - ( log โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
2 xrge0iifhmeo.k โŠข ๐ฝ = ( ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โ†พt ( 0 [,] +โˆž ) )
3 xrge0pluscn.1 โŠข + = ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) )
4 1 2 xrge0iifhmeo โŠข ๐น โˆˆ ( II Homeo ๐ฝ )
5 unitsscn โŠข ( 0 [,] 1 ) โІ โ„‚
6 xpss12 โŠข ( ( ( 0 [,] 1 ) โІ โ„‚ โˆง ( 0 [,] 1 ) โІ โ„‚ ) โ†’ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โІ ( โ„‚ ร— โ„‚ ) )
7 5 5 6 mp2an โŠข ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โІ ( โ„‚ ร— โ„‚ )
8 ax-mulf โŠข ยท : ( โ„‚ ร— โ„‚ ) โŸถ โ„‚
9 ffn โŠข ( ยท : ( โ„‚ ร— โ„‚ ) โŸถ โ„‚ โ†’ ยท Fn ( โ„‚ ร— โ„‚ ) )
10 fnssresb โŠข ( ยท Fn ( โ„‚ ร— โ„‚ ) โ†’ ( ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) Fn ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โ†” ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โІ ( โ„‚ ร— โ„‚ ) ) )
11 8 9 10 mp2b โŠข ( ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) Fn ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โ†” ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โІ ( โ„‚ ร— โ„‚ ) )
12 7 11 mpbir โŠข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) Fn ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) )
13 ovres โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) = ( ๐‘ข ยท ๐‘ฃ ) )
14 iimulcl โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ข ยท ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] 1 ) )
15 13 14 eqeltrd โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] 1 ) )
16 15 rgen2 โŠข โˆ€ ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] 1 )
17 ffnov โŠข ( ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) : ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โŸถ ( 0 [,] 1 ) โ†” ( ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) Fn ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) )
18 12 16 17 mpbir2an โŠข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) : ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) โŸถ ( 0 [,] 1 )
19 iccssxr โŠข ( 0 [,] +โˆž ) โІ โ„*
20 xpss12 โŠข ( ( ( 0 [,] +โˆž ) โІ โ„* โˆง ( 0 [,] +โˆž ) โІ โ„* ) โ†’ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โІ ( โ„* ร— โ„* ) )
21 19 19 20 mp2an โŠข ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โІ ( โ„* ร— โ„* )
22 xaddf โŠข +๐‘’ : ( โ„* ร— โ„* ) โŸถ โ„*
23 ffn โŠข ( +๐‘’ : ( โ„* ร— โ„* ) โŸถ โ„* โ†’ +๐‘’ Fn ( โ„* ร— โ„* ) )
24 fnssresb โŠข ( +๐‘’ Fn ( โ„* ร— โ„* ) โ†’ ( ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†” ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โІ ( โ„* ร— โ„* ) ) )
25 22 23 24 mp2b โŠข ( ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†” ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โІ ( โ„* ร— โ„* ) )
26 21 25 mpbir โŠข ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) )
27 3 fneq1i โŠข ( + Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†” ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) )
28 26 27 mpbir โŠข + Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) )
29 3 oveqi โŠข ( ๐‘Ž + ๐‘ ) = ( ๐‘Ž ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ๐‘ )
30 ovres โŠข ( ( ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ( ๐‘Ž ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ๐‘ ) = ( ๐‘Ž +๐‘’ ๐‘ ) )
31 ge0xaddcl โŠข ( ( ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ( ๐‘Ž +๐‘’ ๐‘ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
32 30 31 eqeltrd โŠข ( ( ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ( ๐‘Ž ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ๐‘ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
33 29 32 eqeltrid โŠข ( ( ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ( ๐‘Ž + ๐‘ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
34 33 rgen2 โŠข โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆ€ ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ( ๐‘Ž + ๐‘ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž )
35 ffnov โŠข ( + : ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โŸถ ( 0 [,] +โˆž ) โ†” ( + Fn ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โˆง โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆ€ ๐‘ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ( ๐‘Ž + ๐‘ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) )
36 28 34 35 mpbir2an โŠข + : ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) โŸถ ( 0 [,] +โˆž )
37 iitopon โŠข II โˆˆ ( TopOn โ€˜ ( 0 [,] 1 ) )
38 letopon โŠข ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ โ„* )
39 resttopon โŠข ( ( ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ โ„* ) โˆง ( 0 [,] +โˆž ) โІ โ„* ) โ†’ ( ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โ†พt ( 0 [,] +โˆž ) ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ ( 0 [,] +โˆž ) ) )
40 38 19 39 mp2an โŠข ( ( ordTop โ€˜ โ‰ค ) โ†พt ( 0 [,] +โˆž ) ) โˆˆ ( TopOn โ€˜ ( 0 [,] +โˆž ) )
41 2 40 eqeltri โŠข ๐ฝ โˆˆ ( TopOn โ€˜ ( 0 [,] +โˆž ) )
42 3 oveqi โŠข ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) + ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) )
43 1 xrge0iifcnv โŠข ( ๐น : ( 0 [,] 1 ) โ€“1-1-ontoโ†’ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง โ—ก ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โ†ฆ if ( ๐‘ฆ = +โˆž , 0 , ( exp โ€˜ - ๐‘ฆ ) ) ) )
44 43 simpli โŠข ๐น : ( 0 [,] 1 ) โ€“1-1-ontoโ†’ ( 0 [,] +โˆž )
45 f1of โŠข ( ๐น : ( 0 [,] 1 ) โ€“1-1-ontoโ†’ ( 0 [,] +โˆž ) โ†’ ๐น : ( 0 [,] 1 ) โŸถ ( 0 [,] +โˆž ) )
46 44 45 ax-mp โŠข ๐น : ( 0 [,] 1 ) โŸถ ( 0 [,] +โˆž )
47 46 ffvelcdmi โŠข ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
48 46 ffvelcdmi โŠข ( ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) )
49 ovres โŠข ( ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆˆ ( 0 [,] +โˆž ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) +๐‘’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
50 47 48 49 syl2an โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) ( +๐‘’ โ†พ ( ( 0 [,] +โˆž ) ร— ( 0 [,] +โˆž ) ) ) ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) +๐‘’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
51 42 50 eqtrid โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) + ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) +๐‘’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
52 1 2 xrge0iifhom โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ข ยท ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) +๐‘’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
53 13 eqcomd โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ข ยท ๐‘ฃ ) = ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) )
54 53 fveq2d โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ข ยท ๐‘ฃ ) ) = ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) ) )
55 51 52 54 3eqtr2rd โŠข ( ( ๐‘ข โˆˆ ( 0 [,] 1 ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( 0 [,] 1 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ข ) + ( ๐น โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
56 eqid โŠข ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) = ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) )
57 56 iistmd โŠข ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) โˆˆ TopMnd
58 cnfldex โŠข โ„‚fld โˆˆ V
59 ovex โŠข ( 0 [,] 1 ) โˆˆ V
60 eqid โŠข ( โ„‚fld โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) = ( โ„‚fld โ†พs ( 0 [,] 1 ) )
61 eqid โŠข ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) = ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld )
62 60 61 mgpress โŠข ( ( โ„‚fld โˆˆ V โˆง ( 0 [,] 1 ) โˆˆ V ) โ†’ ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) = ( mulGrp โ€˜ ( โ„‚fld โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) ) )
63 58 59 62 mp2an โŠข ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) = ( mulGrp โ€˜ ( โ„‚fld โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) )
64 60 dfii4 โŠข II = ( TopOpen โ€˜ ( โ„‚fld โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) )
65 63 64 mgptopn โŠข II = ( TopOpen โ€˜ ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) )
66 cnfldbas โŠข โ„‚ = ( Base โ€˜ โ„‚fld )
67 61 66 mgpbas โŠข โ„‚ = ( Base โ€˜ ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) )
68 cnfldmul โŠข ยท = ( .r โ€˜ โ„‚fld )
69 61 68 mgpplusg โŠข ยท = ( +g โ€˜ ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) )
70 8 9 ax-mp โŠข ยท Fn ( โ„‚ ร— โ„‚ )
71 67 56 69 70 5 ressplusf โŠข ( +๐‘“ โ€˜ ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) ) = ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) )
72 71 eqcomi โŠข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) = ( +๐‘“ โ€˜ ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) )
73 65 72 tmdcn โŠข ( ( ( mulGrp โ€˜ โ„‚fld ) โ†พs ( 0 [,] 1 ) ) โˆˆ TopMnd โ†’ ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) โˆˆ ( ( II ร—t II ) Cn II ) )
74 57 73 ax-mp โŠข ( ยท โ†พ ( ( 0 [,] 1 ) ร— ( 0 [,] 1 ) ) ) โˆˆ ( ( II ร—t II ) Cn II )
75 4 18 36 37 41 55 74 mndpluscn โŠข + โˆˆ ( ( ๐ฝ ร—t ๐ฝ ) Cn ๐ฝ )