MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  blcld Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem blcld 22532
Description: A "closed ball" in a metric space is actually closed. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Dec-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Aug-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
mopni.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
blcld.3 𝑆 = {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅}
Assertion
Ref Expression
blcld ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
Distinct variable groups:   𝑧,𝐷   𝑧,𝑅   𝑧,𝑃   𝑧,𝑋
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑧)   𝐽(𝑧)

Proof of Theorem blcld
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mopni.1 . . . . . 6 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
21mopnuni 22468 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
323ad2ant1 1128 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑋 = 𝐽)
43difeq1d 3871 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) = ( 𝐽𝑆))
5 difssd 3882 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ⊆ 𝑋)
6 simpl3 1232 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
7 simpl1 1228 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 simpl2 1230 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑃𝑋)
9 eldifi 3876 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → 𝑦𝑋)
109adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑦𝑋)
11 xmetcl 22358 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑦𝑋) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
127, 8, 10, 11syl3anc 1477 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
13 eldif 3726 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆))
14 oveq2 6823 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑦 → (𝑃𝐷𝑧) = (𝑃𝐷𝑦))
1514breq1d 4815 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅 ↔ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
16 blcld.3 . . . . . . . . . . . . 13 𝑆 = {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅}
1715, 16elrab2 3508 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦𝑆 ↔ (𝑦𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
1817simplbi2 656 . . . . . . . . . . 11 (𝑦𝑋 → ((𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅𝑦𝑆))
1918con3dimp 456 . . . . . . . . . 10 ((𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2013, 19sylbi 207 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2120adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
22 xrltnle 10318 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
236, 12, 22syl2anc 696 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
2421, 23mpbird 247 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑅 < (𝑃𝐷𝑦))
25 qbtwnxr 12245 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑅 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
266, 12, 24, 25syl3anc 1477 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
27 qre 12007 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℝ)
287adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2910adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦𝑋)
3012adantr 472 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
31 rexr 10298 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
3231ad2antrl 766 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ*)
3332xnegcld 12344 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → -𝑒𝑥 ∈ ℝ*)
3430, 33xaddcld 12345 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*)
35 blelrn 22444 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
3628, 29, 34, 35syl3anc 1477 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
37 simprrr 824 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 < (𝑃𝐷𝑦))
38 xposdif 12306 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑥 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
3932, 30, 38syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
4037, 39mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))
41 xblcntr 22438 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ* ∧ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) → 𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
4228, 29, 34, 40, 41syl112anc 1481 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
43 incom 3949 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
448adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑃𝑋)
45 xaddcom 12285 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥))
4632, 34, 45syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥))
47 simprl 811 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
48 xnpcan 12296 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
4930, 47, 48syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
5046, 49eqtrd 2795 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (𝑃𝐷𝑦))
51 xrleid 12197 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ* → (𝑃𝐷𝑦) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
5230, 51syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑃𝐷𝑦) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
5350, 52eqbrtrd 4827 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
54 bldisj 22425 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑦𝑋) ∧ (𝑥 ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ≤ (𝑃𝐷𝑦))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) = ∅)
5528, 44, 29, 32, 34, 53, 54syl33anc 1492 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) = ∅)
5643, 55syl5eq 2807 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅)
57 blssm 22445 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
5828, 29, 34, 57syl3anc 1477 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
59 reldisj 4164 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋 → (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅ ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))))
6058, 59syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅ ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))))
6156, 60mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)))
626adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 ∈ ℝ*)
63 simprrl 823 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 < 𝑥)
641, 16blsscls2 22531 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ*𝑅 < 𝑥)) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6528, 44, 62, 32, 63, 64syl23anc 1484 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6665sscond 3891 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
6761, 66sstrd 3755 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
68 eleq2 2829 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑦𝑤𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))))
69 sseq1 3768 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑤 ⊆ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆)))
7068, 69anbi12d 749 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → ((𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)) ↔ (𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))))
7170rspcev 3450 . . . . . . . . . 10 (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ (𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7236, 42, 67, 71syl12anc 1475 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7372expr 644 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7427, 73sylan2 492 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℚ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7574rexlimdva 3170 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7626, 75mpd 15 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7776ralrimiva 3105 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
781elmopn 22469 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
79783ad2ant1 1128 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
805, 77, 79mpbir2and 995 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ∈ 𝐽)
814, 80eqeltrrd 2841 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽)
821mopntop 22467 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
83823ad2ant1 1128 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐽 ∈ Top)
84 ssrab2 3829 . . . . 5 {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅} ⊆ 𝑋
8516, 84eqsstri 3777 . . . 4 𝑆𝑋
8685, 3syl5sseq 3795 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 𝐽)
87 eqid 2761 . . . 4 𝐽 = 𝐽
8887iscld2 21055 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽))
8983, 86, 88syl2anc 696 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽))
9081, 89mpbird 247 1 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2140  wral 3051  wrex 3052  {crab 3055  cdif 3713  cin 3715  wss 3716  c0 4059   cuni 4589   class class class wbr 4805  ran crn 5268  cfv 6050  (class class class)co 6815  cr 10148  0cc0 10149  *cxr 10286   < clt 10287  cle 10288  cq 12002  -𝑒cxne 12157   +𝑒 cxad 12158  ∞Metcxmt 19954  ballcbl 19956  MetOpencmopn 19959  Topctop 20921  Clsdccld 21043
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226  ax-pre-sup 10227
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-er 7914  df-map 8028  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-sup 8516  df-inf 8517  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-div 10898  df-nn 11234  df-2 11292  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-q 12003  df-rp 12047  df-xneg 12160  df-xadd 12161  df-xmul 12162  df-topgen 16327  df-psmet 19961  df-xmet 19962  df-bl 19964  df-mopn 19965  df-top 20922  df-topon 20939  df-bases 20973  df-cld 21046
This theorem is referenced by:  blcls  22533  lmle  23320  minveclem4  23424  lhop1lem  23996  ftalem3  25022  ubthlem1  28057
  Copyright terms: Public domain W3C validator