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Theorem ismrer1 25961
Description: An isometry between  RR and  RR ^ 1. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 22-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ismrer1.1  |-  R  =  ( ( abs  o.  -  )  |`  ( RR 
X.  RR ) )
ismrer1.2  |-  F  =  ( x  e.  RR  |->  ( { A }  X.  { x } ) )
Assertion
Ref Expression
ismrer1  |-  ( A  e.  V  ->  F  e.  ( R  Ismty  ( Rn
`  { A }
) ) )
Distinct variable group:    x, A
Dummy variables  k 
y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
Allowed substitution hints:    R( x)    F( x)    V( x)

Proof of Theorem ismrer1
StepHypRef Expression
1 sneq 3652 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  A  ->  { y }  =  { A } )
21xpeq1d 4711 . . . . . . 7  |-  ( y  =  A  ->  ( { y }  X.  { x } )  =  ( { A }  X.  { x }
) )
32mpteq2dv 4108 . . . . . 6  |-  ( y  =  A  ->  (
x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )  =  ( x  e.  RR  |->  ( { A }  X.  {
x } ) ) )
4 ismrer1.2 . . . . . 6  |-  F  =  ( x  e.  RR  |->  ( { A }  X.  { x } ) )
53, 4syl6eqr 2334 . . . . 5  |-  ( y  =  A  ->  (
x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )  =  F )
6 f1oeq1 5428 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )  =  F  -> 
( ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) ) : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { y } ) ) )
75, 6syl 17 . . . 4  |-  ( y  =  A  ->  (
( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) ) : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { y } ) ) )
81oveq2d 5835 . . . . 5  |-  ( y  =  A  ->  ( RR  ^m  { y } )  =  ( RR 
^m  { A }
) )
9 f1oeq3 5430 . . . . 5  |-  ( ( RR  ^m  { y } )  =  ( RR  ^m  { A } )  ->  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) ) )
108, 9syl 17 . . . 4  |-  ( y  =  A  ->  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) ) )
117, 10bitrd 246 . . 3  |-  ( y  =  A  ->  (
( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) ) : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) ) )
12 eqid 2284 . . . 4  |-  { y }  =  { y }
13 reex 8823 . . . 4  |-  RR  e.  _V
14 vex 2792 . . . 4  |-  y  e. 
_V
15 eqid 2284 . . . 4  |-  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  {
x } ) )  =  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )
1612, 13, 14, 15mapsnf1o3 6811 . . 3  |-  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  {
x } ) ) : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )
1711, 16vtoclg 2844 . 2  |-  ( A  e.  V  ->  F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) )
18 sneq 3652 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  y  ->  { x }  =  { y } )
1918xpeq2d 4712 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  y  ->  ( { A }  X.  {
x } )  =  ( { A }  X.  { y } ) )
20 snex 4215 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  { A }  e.  _V
21 snex 4215 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  { x }  e.  _V
2220, 21xpex 4800 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( { A }  X.  {
x } )  e. 
_V
2319, 4, 22fvmpt3i 5566 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  e.  RR  ->  ( F `  y )  =  ( { A }  X.  { y } ) )
2423fveq1d 5487 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  e.  RR  ->  (
( F `  y
) `  A )  =  ( ( { A }  X.  {
y } ) `  A ) )
2524adantr 453 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( ( F `  y ) `  A
)  =  ( ( { A }  X.  { y } ) `
 A ) )
26 snidg 3666 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  V  ->  A  e.  { A } )
27 fvconst2g 5688 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( y  e.  _V  /\  A  e.  { A } )  ->  (
( { A }  X.  { y } ) `
 A )  =  y )
2814, 26, 27sylancr 646 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  V  ->  (
( { A }  X.  { y } ) `
 A )  =  y )
2925, 28sylan9eqr 2338 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  y ) `  A )  =  y )
30 sneq 3652 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  z  ->  { x }  =  { z } )
3130xpeq2d 4712 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  z  ->  ( { A }  X.  {
x } )  =  ( { A }  X.  { z } ) )
3231, 4, 22fvmpt3i 5566 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  RR  ->  ( F `  z )  =  ( { A }  X.  { z } ) )
3332fveq1d 5487 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  RR  ->  (
( F `  z
) `  A )  =  ( ( { A }  X.  {
z } ) `  A ) )
3433adantl 454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( ( F `  z ) `  A
)  =  ( ( { A }  X.  { z } ) `
 A ) )
35 vex 2792 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  z  e. 
_V
36 fvconst2g 5688 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( z  e.  _V  /\  A  e.  { A } )  ->  (
( { A }  X.  { z } ) `
 A )  =  z )
3735, 26, 36sylancr 646 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  V  ->  (
( { A }  X.  { z } ) `
 A )  =  z )
3834, 37sylan9eqr 2338 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  z ) `  A )  =  z )
3929, 38oveq12d 5837 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( F `  y
) `  A )  -  ( ( F `
 z ) `  A ) )  =  ( y  -  z
) )
4039oveq1d 5834 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  =  ( ( y  -  z ) ^ 2 ) )
41 resubcl 9106 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y  -  z
)  e.  RR )
4241adantl 454 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y  -  z )  e.  RR )
43 absresq 11781 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( y  -  z )  e.  RR  ->  (
( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 )  =  ( ( y  -  z ) ^
2 ) )
4442, 43syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( abs `  ( y  -  z ) ) ^
2 )  =  ( ( y  -  z
) ^ 2 ) )
4540, 44eqtr4d 2319 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  =  ( ( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 ) )
4642recnd 8856 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y  -  z )  e.  CC )
4746abscld 11912 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( abs `  ( y  -  z
) )  e.  RR )
4847recnd 8856 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( abs `  ( y  -  z
) )  e.  CC )
4948sqcld 11237 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( abs `  ( y  -  z ) ) ^
2 )  e.  CC )
5045, 49eqeltrd 2358 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  e.  CC )
51 fveq2 5485 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  A  ->  (
( F `  y
) `  k )  =  ( ( F `
 y ) `  A ) )
52 fveq2 5485 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  A  ->  (
( F `  z
) `  k )  =  ( ( F `
 z ) `  A ) )
5351, 52oveq12d 5837 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  A  ->  (
( ( F `  y ) `  k
)  -  ( ( F `  z ) `
 k ) )  =  ( ( ( F `  y ) `
 A )  -  ( ( F `  z ) `  A
) ) )
5453oveq1d 5834 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  A  ->  (
( ( ( F `
 y ) `  k )  -  (
( F `  z
) `  k )
) ^ 2 )  =  ( ( ( ( F `  y
) `  A )  -  ( ( F `
 z ) `  A ) ) ^
2 ) )
5554sumsn 12207 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( ( ( ( F `  y ) `
 A )  -  ( ( F `  z ) `  A
) ) ^ 2 )  e.  CC )  ->  sum_ k  e.  { A }  ( (
( ( F `  y ) `  k
)  -  ( ( F `  z ) `
 k ) ) ^ 2 )  =  ( ( ( ( F `  y ) `
 A )  -  ( ( F `  z ) `  A
) ) ^ 2 ) )
5650, 55syldan 458 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  sum_ k  e. 
{ A }  (
( ( ( F `
 y ) `  k )  -  (
( F `  z
) `  k )
) ^ 2 )  =  ( ( ( ( F `  y
) `  A )  -  ( ( F `
 z ) `  A ) ) ^
2 ) )
5756, 45eqtrd 2316 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  sum_ k  e. 
{ A }  (
( ( ( F `
 y ) `  k )  -  (
( F `  z
) `  k )
) ^ 2 )  =  ( ( abs `  ( y  -  z
) ) ^ 2 ) )
5857fveq2d 5489 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( sqr ` 
sum_ k  e.  { A }  ( (
( ( F `  y ) `  k
)  -  ( ( F `  z ) `
 k ) ) ^ 2 ) )  =  ( sqr `  (
( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 ) ) )
5946absge0d 11920 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  0  <_  ( abs `  ( y  -  z ) ) )
6047, 59sqrsqd 11896 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( sqr `  ( ( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 ) )  =  ( abs `  ( y  -  z
) ) )
6158, 60eqtrd 2316 . . . 4  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( sqr ` 
sum_ k  e.  { A }  ( (
( ( F `  y ) `  k
)  -  ( ( F `  z ) `
 k ) ) ^ 2 ) )  =  ( abs `  (
y  -  z ) ) )
62 f1of 5437 . . . . . . . 8  |-  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } )  ->  F : RR --> ( RR  ^m  { A } ) )
6317, 62syl 17 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  V  ->  F : RR --> ( RR  ^m  { A } ) )
64 ffvelrn 5624 . . . . . . 7  |-  ( ( F : RR --> ( RR 
^m  { A }
)  /\  y  e.  RR )  ->  ( F `
 y )  e.  ( RR  ^m  { A } ) )
6563, 64sylan 459 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  y  e.  RR )  ->  ( F `  y
)  e.  ( RR 
^m  { A }
) )
66 ffvelrn 5624 . . . . . . 7  |-  ( ( F : RR --> ( RR 
^m  { A }
)  /\  z  e.  RR )  ->  ( F `
 z )  e.  ( RR  ^m  { A } ) )
6763, 66sylan 459 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  z  e.  RR )  ->  ( F `  z
)  e.  ( RR 
^m  { A }
) )
6865, 67anim12dan 812 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  y )  e.  ( RR  ^m  { A } )  /\  ( F `  z )  e.  ( RR  ^m  { A } ) ) )
69 snfi 6936 . . . . . 6  |-  { A }  e.  Fin
70 eqid 2284 . . . . . . 7  |-  ( RR 
^m  { A }
)  =  ( RR 
^m  { A }
)
7170rrnmval 25951 . . . . . 6  |-  ( ( { A }  e.  Fin  /\  ( F `  y )  e.  ( RR  ^m  { A } )  /\  ( F `  z )  e.  ( RR  ^m  { A } ) )  -> 
( ( F `  y ) ( Rn
`  { A }
) ( F `  z ) )  =  ( sqr `  sum_ k  e.  { A }  ( ( ( ( F `  y
) `  k )  -  ( ( F `
 z ) `  k ) ) ^
2 ) ) )
7269, 71mp3an1 1266 . . . . 5  |-  ( ( ( F `  y
)  e.  ( RR 
^m  { A }
)  /\  ( F `  z )  e.  ( RR  ^m  { A } ) )  -> 
( ( F `  y ) ( Rn
`  { A }
) ( F `  z ) )  =  ( sqr `  sum_ k  e.  { A }  ( ( ( ( F `  y
) `  k )  -  ( ( F `
 z ) `  k ) ) ^
2 ) ) )
7368, 72syl 17 . . . 4  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  y )
( Rn `  { A } ) ( F `
 z ) )  =  ( sqr `  sum_ k  e.  { A }  ( ( ( ( F `  y
) `  k )  -  ( ( F `
 z ) `  k ) ) ^
2 ) ) )
74 ismrer1.1 . . . . . 6  |-  R  =  ( ( abs  o.  -  )  |`  ( RR 
X.  RR ) )
7574remetdval 18289 . . . . 5  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y R z )  =  ( abs `  ( y  -  z
) ) )
7675adantl 454 . . . 4  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y R z )  =  ( abs `  (
y  -  z ) ) )
7761, 73, 763eqtr4rd 2327 . . 3  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y R z )  =  ( ( F `  y ) ( Rn
`  { A }
) ( F `  z ) ) )
7877ralrimivva 2636 . 2  |-  ( A  e.  V  ->  A. y  e.  RR  A. z  e.  RR  ( y R z )  =  ( ( F `  y
) ( Rn `  { A } ) ( F `  z ) ) )
7974rexmet 18291 . . 3  |-  R  e.  ( * Met `  RR )
8070rrnmet 25952 . . . 4  |-  ( { A }  e.  Fin  ->  ( Rn `  { A } )  e.  ( Met `  ( RR 
^m  { A }
) ) )
81 metxmet 17893 . . . 4  |-  ( ( Rn `  { A } )  e.  ( Met `  ( RR 
^m  { A }
) )  ->  ( Rn `  { A }
)  e.  ( * Met `  ( RR 
^m  { A }
) ) )
8269, 80, 81mp2b 11 . . 3  |-  ( Rn
`  { A }
)  e.  ( * Met `  ( RR 
^m  { A }
) )
83 isismty 25924 . . 3  |-  ( ( R  e.  ( * Met `  RR )  /\  ( Rn `  { A } )  e.  ( * Met `  ( RR  ^m  { A }
) ) )  -> 
( F  e.  ( R  Ismty  ( Rn `  { A } ) )  <->  ( F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } )  /\  A. y  e.  RR  A. z  e.  RR  ( y R z )  =  ( ( F `  y
) ( Rn `  { A } ) ( F `  z ) ) ) ) )
8479, 82, 83mp2an 655 . 2  |-  ( F  e.  ( R  Ismty  ( Rn `  { A } ) )  <->  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } )  /\  A. y  e.  RR  A. z  e.  RR  ( y R z )  =  ( ( F `  y
) ( Rn `  { A } ) ( F `  z ) ) ) )
8517, 78, 84sylanbrc 647 1  |-  ( A  e.  V  ->  F  e.  ( R  Ismty  ( Rn
`  { A }
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1624    e. wcel 1685   A.wral 2544   _Vcvv 2789   {csn 3641    e. cmpt 4078    X. cxp 4686    |` cres 4690    o. ccom 4692   -->wf 5217   -1-1-onto->wf1o 5220   ` cfv 5221  (class class class)co 5819    ^m cmap 6767   Fincfn 6858   CCcc 8730   RRcr 8731    - cmin 9032   2c2 9790   ^cexp 11098   sqrcsqr 11712   abscabs 11713   sum_csu 12152   * Metcxmt 16363   Metcme 16364    Ismty cismty 25921   Rncrrn 25948
This theorem is referenced by:  reheibor  25962
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-rep 4132  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511  ax-inf2 7337  ax-cnex 8788  ax-resscn 8789  ax-1cn 8790  ax-icn 8791  ax-addcl 8792  ax-addrcl 8793  ax-mulcl 8794  ax-mulrcl 8795  ax-mulcom 8796  ax-addass 8797  ax-mulass 8798  ax-distr 8799  ax-i2m1 8800  ax-1ne0 8801  ax-1rid 8802  ax-rnegex 8803  ax-rrecex 8804  ax-cnre 8805  ax-pre-lttri 8806  ax-pre-lttrn 8807  ax-pre-ltadd 8808  ax-pre-mulgt0 8809  ax-pre-sup 8810
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-nel 2450  df-ral 2549  df-rex 2550  df-reu 2551  df-rmo 2552  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-csb 3083  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-pss 3169  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-tp 3649  df-op 3650  df-uni 3829  df-int 3864  df-iun 3908  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-tr 4115  df-eprel 4304  df-id 4308  df-po 4313  df-so 4314  df-fr 4351  df-se 4352  df-we 4353  df-ord 4394  df-on 4395  df-lim 4396  df-suc 4397  df-om 4656  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-f1 5226  df-fo 5227  df-f1o 5228  df-fv 5229  df-isom 5230  df-ov 5822  df-oprab 5823  df-mpt2 5824  df-1st 6083  df-2nd 6084  df-iota 6252  df-riota 6299  df-recs 6383  df-rdg 6418  df-1o 6474  df-oadd 6478  df-er 6655  df-map 6769  df-en 6859  df-dom 6860  df-sdom 6861  df-fin 6862  df-sup 7189  df-oi 7220  df-card 7567  df-pnf 8864  df-mnf 8865  df-xr 8866  df-ltxr 8867  df-le 8868  df-sub 9034  df-neg 9035  df-div 9419  df-nn 9742  df-2 9799  df-3 9800  df-4 9801  df-n0 9961  df-z 10020  df-uz 10226  df-rp 10350  df-xadd 10448  df-ico 10656  df-fz 10777  df-fzo 10865  df-seq 11041  df-exp 11099  df-hash 11332  df-cj 11578  df-re 11579  df-im 11580  df-sqr 11714  df-abs 11715  df-clim 11956  df-sum 12153  df-xmet 16367  df-met 16368  df-ismty 25922  df-rrn 25949
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