「(可微分)多様体Mの弧状連結性により座標近傍Uも弧状連結であるから、」
という記述があるんですが本当ですか？M=R^nのときですら言えないような気が……

ちなみに、上の記述はdf=0ならfがM上で定数であることの証明中に出てきます
直観的には、U(と同相なR^nの開集合)の連結成分上では定数だから、後は別の弧状連結な座標近傍をくっつけて局所定数fの定義域を広げていく(Mの弧状連結性からM全体に広げられる、したがってM全体で定数)やり方で示せると思いますが、この方針だとどこかで詰まりますか？