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Theorem ismrer1 26239
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
Allowed substitution hints:    R( x)    F( x)    V( x)

Proof of Theorem ismrer1
Dummy variables  k 
y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sneq 3769 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  A  ->  { y }  =  { A } )
21xpeq1d 4842 . . . . . . 7  |-  ( y  =  A  ->  ( { y }  X.  { x } )  =  ( { A }  X.  { x }
) )
32mpteq2dv 4238 . . . . . 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 2438 . . . . 5  |-  ( y  =  A  ->  (
x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )  =  F )
6 f1oeq1 5606 . . . . 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 16 . . . 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 6037 . . . . 5  |-  ( y  =  A  ->  ( RR  ^m  { y } )  =  ( RR 
^m  { A }
) )
9 f1oeq3 5608 . . . . 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 16 . . . 4  |-  ( y  =  A  ->  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )  <->  F : RR
-1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) ) )
117, 10bitrd 245 . . 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 2388 . . . 4  |-  { y }  =  { y }
13 reex 9015 . . . 4  |-  RR  e.  _V
14 vex 2903 . . . 4  |-  y  e. 
_V
15 eqid 2388 . . . 4  |-  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  {
x } ) )  =  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  { x } ) )
1612, 13, 14, 15mapsnf1o3 6999 . . 3  |-  ( x  e.  RR  |->  ( { y }  X.  {
x } ) ) : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  {
y } )
1711, 16vtoclg 2955 . 2  |-  ( A  e.  V  ->  F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } ) )
18 sneq 3769 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  y  ->  { x }  =  { y } )
1918xpeq2d 4843 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  y  ->  ( { A }  X.  {
x } )  =  ( { A }  X.  { y } ) )
20 snex 4347 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  { A }  e.  _V
21 snex 4347 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  { x }  e.  _V
2220, 21xpex 4931 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( { A }  X.  {
x } )  e. 
_V
2319, 4, 22fvmpt3i 5749 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  e.  RR  ->  ( F `  y )  =  ( { A }  X.  { y } ) )
2423fveq1d 5671 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( y  e.  RR  ->  (
( F `  y
) `  A )  =  ( ( { A }  X.  {
y } ) `  A ) )
2524adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( ( F `  y ) `  A
)  =  ( ( { A }  X.  { y } ) `
 A ) )
26 snidg 3783 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( A  e.  V  ->  A  e.  { A } )
27 fvconst2g 5885 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( y  e.  _V  /\  A  e.  { A } )  ->  (
( { A }  X.  { y } ) `
 A )  =  y )
2814, 26, 27sylancr 645 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  V  ->  (
( { A }  X.  { y } ) `
 A )  =  y )
2925, 28sylan9eqr 2442 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  y ) `  A )  =  y )
30 sneq 3769 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( x  =  z  ->  { x }  =  { z } )
3130xpeq2d 4843 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  =  z  ->  ( { A }  X.  {
x } )  =  ( { A }  X.  { z } ) )
3231, 4, 22fvmpt3i 5749 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( z  e.  RR  ->  ( F `  z )  =  ( { A }  X.  { z } ) )
3332fveq1d 5671 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( z  e.  RR  ->  (
( F `  z
) `  A )  =  ( ( { A }  X.  {
z } ) `  A ) )
3433adantl 453 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( ( F `  z ) `  A
)  =  ( ( { A }  X.  { z } ) `
 A ) )
35 vex 2903 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  z  e. 
_V
36 fvconst2g 5885 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( z  e.  _V  /\  A  e.  { A } )  ->  (
( { A }  X.  { z } ) `
 A )  =  z )
3735, 26, 36sylancr 645 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  V  ->  (
( { A }  X.  { z } ) `
 A )  =  z )
3834, 37sylan9eqr 2442 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  z ) `  A )  =  z )
3929, 38oveq12d 6039 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( F `  y
) `  A )  -  ( ( F `
 z ) `  A ) )  =  ( y  -  z
) )
4039oveq1d 6036 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  =  ( ( y  -  z ) ^ 2 ) )
41 resubcl 9298 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y  -  z
)  e.  RR )
4241adantl 453 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y  -  z )  e.  RR )
43 absresq 12035 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( y  -  z )  e.  RR  ->  (
( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 )  =  ( ( y  -  z ) ^
2 ) )
4442, 43syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( abs `  ( y  -  z ) ) ^
2 )  =  ( ( y  -  z
) ^ 2 ) )
4540, 44eqtr4d 2423 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  =  ( ( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 ) )
4642recnd 9048 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y  -  z )  e.  CC )
4746abscld 12166 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( abs `  ( y  -  z
) )  e.  RR )
4847recnd 9048 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( abs `  ( y  -  z
) )  e.  CC )
4948sqcld 11449 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( abs `  ( y  -  z ) ) ^
2 )  e.  CC )
5045, 49eqeltrd 2462 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( (
( ( F `  y ) `  A
)  -  ( ( F `  z ) `
 A ) ) ^ 2 )  e.  CC )
51 fveq2 5669 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  A  ->  (
( F `  y
) `  k )  =  ( ( F `
 y ) `  A ) )
52 fveq2 5669 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  A  ->  (
( F `  z
) `  k )  =  ( ( F `
 z ) `  A ) )
5351, 52oveq12d 6039 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  A  ->  (
( ( F `  y ) `  k
)  -  ( ( F `  z ) `
 k ) )  =  ( ( ( F `  y ) `
 A )  -  ( ( F `  z ) `  A
) ) )
5453oveq1d 6036 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  A  ->  (
( ( ( F `
 y ) `  k )  -  (
( F `  z
) `  k )
) ^ 2 )  =  ( ( ( ( F `  y
) `  A )  -  ( ( F `
 z ) `  A ) ) ^
2 ) )
5554sumsn 12462 . . . . . . . 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 457 . . . . . . 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 2420 . . . . . 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 5673 . . . . 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 12174 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  0  <_  ( abs `  ( y  -  z ) ) )
6047, 59sqrsqd 12150 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( sqr `  ( ( abs `  (
y  -  z ) ) ^ 2 ) )  =  ( abs `  ( y  -  z
) ) )
6158, 60eqtrd 2420 . . . 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 5615 . . . . . . . 8  |-  ( F : RR -1-1-onto-> ( RR  ^m  { A } )  ->  F : RR --> ( RR  ^m  { A } ) )
6317, 62syl 16 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  V  ->  F : RR --> ( RR  ^m  { A } ) )
6463ffvelrnda 5810 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  y  e.  RR )  ->  ( F `  y
)  e.  ( RR 
^m  { A }
) )
6563ffvelrnda 5810 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  V  /\  z  e.  RR )  ->  ( F `  z
)  e.  ( RR 
^m  { A }
) )
6664, 65anim12dan 811 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( ( F `  y )  e.  ( RR  ^m  { A } )  /\  ( F `  z )  e.  ( RR  ^m  { A } ) ) )
67 snfi 7124 . . . . . 6  |-  { A }  e.  Fin
68 eqid 2388 . . . . . . 7  |-  ( RR 
^m  { A }
)  =  ( RR 
^m  { A }
)
6968rrnmval 26229 . . . . . 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 ) ) )
7067, 69mp3an1 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 ) ) )
7166, 70syl 16 . . . 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 ) ) )
72 ismrer1.1 . . . . . 6  |-  R  =  ( ( abs  o.  -  )  |`  ( RR 
X.  RR ) )
7372remetdval 18692 . . . . 5  |-  ( ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR )  ->  ( y R z )  =  ( abs `  ( y  -  z
) ) )
7473adantl 453 . . . 4  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y R z )  =  ( abs `  (
y  -  z ) ) )
7561, 71, 743eqtr4rd 2431 . . 3  |-  ( ( A  e.  V  /\  ( y  e.  RR  /\  z  e.  RR ) )  ->  ( y R z )  =  ( ( F `  y ) ( Rn
`  { A }
) ( F `  z ) ) )
7675ralrimivva 2742 . 2  |-  ( A  e.  V  ->  A. y  e.  RR  A. z  e.  RR  ( y R z )  =  ( ( F `  y
) ( Rn `  { A } ) ( F `  z ) ) )
7772rexmet 18694 . . 3  |-  R  e.  ( * Met `  RR )
7868rrnmet 26230 . . . 4  |-  ( { A }  e.  Fin  ->  ( Rn `  { A } )  e.  ( Met `  ( RR 
^m  { A }
) ) )
79 metxmet 18274 . . . 4  |-  ( ( Rn `  { A } )  e.  ( Met `  ( RR 
^m  { A }
) )  ->  ( Rn `  { A }
)  e.  ( * Met `  ( RR 
^m  { A }
) ) )
8067, 78, 79mp2b 10 . . 3  |-  ( Rn
`  { A }
)  e.  ( * Met `  ( RR 
^m  { A }
) )
81 isismty 26202 . . 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 ) ) ) ) )
8277, 80, 81mp2an 654 . 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 ) ) ) )
8317, 76, 82sylanbrc 646 1  |-  ( A  e.  V  ->  F  e.  ( R  Ismty  ( Rn
`  { A }
) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1717   A.wral 2650   _Vcvv 2900   {csn 3758    e. cmpt 4208    X. cxp 4817    |` cres 4821    o. ccom 4823   -->wf 5391   -1-1-onto->wf1o 5394   ` cfv 5395  (class class class)co 6021    ^m cmap 6955   Fincfn 7046   CCcc 8922   RRcr 8923    - cmin 9224   2c2 9982   ^cexp 11310   sqrcsqr 11966   abscabs 11967   sum_csu 12407   * Metcxmt 16613   Metcme 16614    Ismty cismty 26199   Rncrrn 26226
This theorem is referenced by:  reheibor  26240
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2369  ax-rep 4262  ax-sep 4272  ax-nul 4280  ax-pow 4319  ax-pr 4345  ax-un 4642  ax-inf2 7530  ax-cnex 8980  ax-resscn 8981  ax-1cn 8982  ax-icn 8983  ax-addcl 8984  ax-addrcl 8985  ax-mulcl 8986  ax-mulrcl 8987  ax-mulcom 8988  ax-addass 8989  ax-mulass 8990  ax-distr 8991  ax-i2m1 8992  ax-1ne0 8993  ax-1rid 8994  ax-rnegex 8995  ax-rrecex 8996  ax-cnre 8997  ax-pre-lttri 8998  ax-pre-lttrn 8999  ax-pre-ltadd 9000  ax-pre-mulgt0 9001  ax-pre-sup 9002
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2243  df-mo 2244  df-clab 2375  df-cleq 2381  df-clel 2384  df-nfc 2513  df-ne 2553  df-nel 2554  df-ral 2655  df-rex 2656  df-reu 2657  df-rmo 2658  df-rab 2659  df-v 2902  df-sbc 3106  df-csb 3196  df-dif 3267  df-un 3269  df-in 3271  df-ss 3278  df-pss 3280  df-nul 3573  df-if 3684  df-pw 3745  df-sn 3764  df-pr 3765  df-tp 3766  df-op 3767  df-uni 3959  df-int 3994  df-iun 4038  df-br 4155  df-opab 4209  df-mpt 4210  df-tr 4245  df-eprel 4436  df-id 4440  df-po 4445  df-so 4446  df-fr 4483  df-se 4484  df-we 4485  df-ord 4526  df-on 4527  df-lim 4528  df-suc 4529  df-om 4787  df-xp 4825  df-rel 4826  df-cnv 4827  df-co 4828  df-dm 4829  df-rn 4830  df-res 4831  df-ima 4832  df-iota 5359  df-fun 5397  df-fn 5398  df-f 5399  df-f1 5400  df-fo 5401  df-f1o 5402  df-fv 5403  df-isom 5404  df-ov 6024  df-oprab 6025  df-mpt2 6026  df-1st 6289  df-2nd 6290  df-riota 6486  df-recs 6570  df-rdg 6605  df-1o 6661  df-oadd 6665  df-er 6842  df-map 6957  df-en 7047  df-dom 7048  df-sdom 7049  df-fin 7050  df-sup 7382  df-oi 7413  df-card 7760  df-pnf 9056  df-mnf 9057  df-xr 9058  df-ltxr 9059  df-le 9060  df-sub 9226  df-neg 9227  df-div 9611  df-nn 9934  df-2 9991  df-3 9992  df-4 9993  df-n0 10155  df-z 10216  df-uz 10422  df-rp 10546  df-xadd 10644  df-ico 10855  df-fz 10977  df-fzo 11067  df-seq 11252  df-exp 11311  df-hash 11547  df-cj 11832  df-re 11833  df-im 11834  df-sqr 11968  df-abs 11969  df-clim 12210  df-sum 12408  df-xmet 16620  df-met 16621  df-ismty 26200  df-rrn 26227
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