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

Theorem blcld 22233
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 22169 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
323ad2ant1 1080 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑋 = 𝐽)
43difeq1d 3710 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) = ( 𝐽𝑆))
5 difssd 3721 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ⊆ 𝑋)
6 simpl3 1064 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
7 simpl1 1062 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 simpl2 1063 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑃𝑋)
9 eldifi 3715 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → 𝑦𝑋)
109adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑦𝑋)
11 xmetcl 22059 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑦𝑋) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
127, 8, 10, 11syl3anc 1323 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
13 eldif 3569 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆))
14 oveq2 6618 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑦 → (𝑃𝐷𝑧) = (𝑃𝐷𝑦))
1514breq1d 4628 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅 ↔ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
16 blcld.3 . . . . . . . . . . . . 13 𝑆 = {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅}
1715, 16elrab2 3352 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦𝑆 ↔ (𝑦𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
1817simplbi2 654 . . . . . . . . . . 11 (𝑦𝑋 → ((𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅𝑦𝑆))
1918con3dimp 457 . . . . . . . . . 10 ((𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2013, 19sylbi 207 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2120adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
22 xrltnle 10057 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
236, 12, 22syl2anc 692 . . . . . . . 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 11982 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑅 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
266, 12, 24, 25syl3anc 1323 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
27 qre 11745 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℝ)
287adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2910adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦𝑋)
3012adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
31 rexr 10037 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
3231ad2antrl 763 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ*)
3332xnegcld 12081 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → -𝑒𝑥 ∈ ℝ*)
3430, 33xaddcld 12082 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*)
35 blelrn 22145 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
3628, 29, 34, 35syl3anc 1323 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
37 simprrr 804 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 < (𝑃𝐷𝑦))
38 xposdif 12043 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑥 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
3932, 30, 38syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 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 22139 . . . . . . . . . . 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 1327 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
43 incom 3788 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
448adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑃𝑋)
45 xaddcom 12022 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥))
4632, 34, 45syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . . . 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 793 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
48 xnpcan 12033 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
4930, 47, 48syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
5046, 49eqtrd 2655 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (𝑃𝐷𝑦))
51 xrleid 11935 . . . . . . . . . . . . . . . 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 4640 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
54 bldisj 22126 . . . . . . . . . . . . . 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 1338 . . . . . . . . . . . . 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 2667 . . . . . . . . . . . 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 22146 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
5828, 29, 34, 57syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
59 reldisj 3997 . . . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 ∈ ℝ*)
63 simprrl 803 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 < 𝑥)
641, 16blsscls2 22232 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ*𝑅 < 𝑥)) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6528, 44, 62, 32, 63, 64syl23anc 1330 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6665sscond 3730 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
6761, 66sstrd 3597 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
68 eleq2 2687 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑦𝑤𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))))
69 sseq1 3610 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑤 ⊆ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆)))
7068, 69anbi12d 746 . . . . . . . . . . 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 3298 . . . . . . . . . 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 1321 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7372expr 642 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7427, 73sylan2 491 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℚ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7574rexlimdva 3025 . . . . . 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 2961 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
781elmopn 22170 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
79783ad2ant1 1080 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
805, 77, 79mpbir2and 956 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ∈ 𝐽)
814, 80eqeltrrd 2699 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽)
821mopntop 22168 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
83823ad2ant1 1080 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐽 ∈ Top)
84 ssrab2 3671 . . . . 5 {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅} ⊆ 𝑋
8516, 84eqsstri 3619 . . . 4 𝑆𝑋
8685, 3syl5sseq 3637 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 𝐽)
87 eqid 2621 . . . 4 𝐽 = 𝐽
8887iscld2 20755 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽))
8983, 86, 88syl2anc 692 . 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 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wral 2907  wrex 2908  {crab 2911  cdif 3556  cin 3558  wss 3559  c0 3896   cuni 4407   class class class wbr 4618  ran crn 5080  cfv 5852  (class class class)co 6610  cr 9887  0cc0 9888  *cxr 10025   < clt 10026  cle 10027  cq 11740  -𝑒cxne 11895   +𝑒 cxad 11896  ∞Metcxmt 19663  ballcbl 19665  MetOpencmopn 19668  Topctop 20630  Clsdccld 20743
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-cnex 9944  ax-resscn 9945  ax-1cn 9946  ax-icn 9947  ax-addcl 9948  ax-addrcl 9949  ax-mulcl 9950  ax-mulrcl 9951  ax-mulcom 9952  ax-addass 9953  ax-mulass 9954  ax-distr 9955  ax-i2m1 9956  ax-1ne0 9957  ax-1rid 9958  ax-rnegex 9959  ax-rrecex 9960  ax-cnre 9961  ax-pre-lttri 9962  ax-pre-lttrn 9963  ax-pre-ltadd 9964  ax-pre-mulgt0 9965  ax-pre-sup 9966
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-er 7694  df-map 7811  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  df-sup 8300  df-inf 8301  df-pnf 10028  df-mnf 10029  df-xr 10030  df-ltxr 10031  df-le 10032  df-sub 10220  df-neg 10221  df-div 10637  df-nn 10973  df-2 11031  df-n0 11245  df-z 11330  df-uz 11640  df-q 11741  df-rp 11785  df-xneg 11898  df-xadd 11899  df-xmul 11900  df-topgen 16036  df-psmet 19670  df-xmet 19671  df-bl 19673  df-mopn 19674  df-top 20631  df-topon 20648  df-bases 20674  df-cld 20746
This theorem is referenced by:  blcls  22234  lmle  23022  minveclem4  23126  lhop1lem  23697  ftalem3  24718  ubthlem1  27596
  Copyright terms: Public domain W3C validator