Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  isbndx Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isbndx 33906
Description: A "bounded extended metric" (meaning that it satisfies the same condition as a bounded metric, but with "metric" replaced with "extended metric") is a metric and thus is bounded in the conventional sense. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Sep-2015.)
Assertion
Ref Expression
isbndx (𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑟,𝑀   𝑋,𝑟,𝑥

Proof of Theorem isbndx
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isbnd 33904 . 2 (𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ↔ (𝑀 ∈ (Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
2 metxmet 22358 . . . 4 (𝑀 ∈ (Met‘𝑋) → 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋))
3 simpr 471 . . . . . 6 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)) → 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋))
4 xmetf 22353 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑀:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
5 ffn 6185 . . . . . . . 8 (𝑀:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*𝑀 Fn (𝑋 × 𝑋))
63, 4, 53syl 18 . . . . . . 7 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)) → 𝑀 Fn (𝑋 × 𝑋))
7 simprr 748 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) → 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))
8 rpxr 12042 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ*)
9 eqid 2770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑀 “ ℝ) = (𝑀 “ ℝ)
109blssec 22459 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ⊆ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
11103expa 1110 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ⊆ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
128, 11sylan2 572 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ⊆ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
1312adantrr 688 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ⊆ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
147, 13eqsstrd 3786 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) → 𝑋 ⊆ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
1514sselda 3750 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) ∧ 𝑦𝑋) → 𝑦 ∈ [𝑥](𝑀 “ ℝ))
16 vex 3352 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑦 ∈ V
17 vex 3352 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥 ∈ V
1816, 17elec 7937 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ [𝑥](𝑀 “ ℝ) ↔ 𝑥(𝑀 “ ℝ)𝑦)
1915, 18sylib 208 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) ∧ 𝑦𝑋) → 𝑥(𝑀 “ ℝ)𝑦)
209xmeterval 22456 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (𝑥(𝑀 “ ℝ)𝑦 ↔ (𝑥𝑋𝑦𝑋 ∧ (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ)))
2120ad3antrrr 701 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) ∧ 𝑦𝑋) → (𝑥(𝑀 “ ℝ)𝑦 ↔ (𝑥𝑋𝑦𝑋 ∧ (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ)))
2219, 21mpbid 222 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) ∧ 𝑦𝑋) → (𝑥𝑋𝑦𝑋 ∧ (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ))
2322simp3d 1137 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) ∧ 𝑦𝑋) → (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ)
2423ralrimiva 3114 . . . . . . . . . 10 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑟 ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))) → ∀𝑦𝑋 (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ)
2524rexlimdvaa 3179 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) → (∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → ∀𝑦𝑋 (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ))
2625ralimdva 3110 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ))
2726impcom 394 . . . . . . 7 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)) → ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ)
28 ffnov 6910 . . . . . . 7 (𝑀:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ ↔ (𝑀 Fn (𝑋 × 𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝑀𝑦) ∈ ℝ))
296, 27, 28sylanbrc 564 . . . . . 6 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)) → 𝑀:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ)
30 ismet2 22357 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (Met‘𝑋) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑀:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ))
313, 29, 30sylanbrc 564 . . . . 5 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)) → 𝑀 ∈ (Met‘𝑋))
3231ex 397 . . . 4 (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑀 ∈ (Met‘𝑋)))
332, 32impbid2 216 . . 3 (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → (𝑀 ∈ (Met‘𝑋) ↔ 𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋)))
3433pm5.32ri 557 . 2 ((𝑀 ∈ (Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
351, 34bitri 264 1 (𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wb 196  wa 382  w3a 1070   = wceq 1630  wcel 2144  wral 3060  wrex 3061  wss 3721   class class class wbr 4784   × cxp 5247  ccnv 5248  cima 5252   Fn wfn 6026  wf 6027  cfv 6031  (class class class)co 6792  [cec 7893  cr 10136  *cxr 10274  +crp 12034  ∞Metcxmt 19945  Metcme 19946  ballcbl 19947  Bndcbnd 33891
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-op 4321  df-uni 4573  df-iun 4654  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-id 5157  df-po 5170  df-so 5171  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-1st 7314  df-2nd 7315  df-er 7895  df-ec 7897  df-map 8010  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-div 10886  df-2 11280  df-rp 12035  df-xneg 12150  df-xadd 12151  df-xmul 12152  df-psmet 19952  df-xmet 19953  df-met 19954  df-bl 19955  df-bnd 33903
This theorem is referenced by:  isbnd2  33907  blbnd  33911  ismtybndlem  33930
  Copyright terms: Public domain W3C validator