Theorem heiborlem5 33927

Description: Lemma for heibor 33933. The function 𝑀 is a set of point-and-radius pairs suitable for application to caubl 23306. (Contributed by Jeff Madsen, 23-Jan-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
heibor.1	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
heibor.3	⊢ 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 ⊆ ∪ 𝑣}
heibor.4	⊢ 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
heibor.5	⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ 𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
heibor.6	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
heibor.7	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
heibor.8	⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = ∪ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
heibor.9	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐺 ((𝑇‘𝑥)𝐺((2nd ‘𝑥) + 1) ∧ ((𝐵‘𝑥) ∩ ((𝑇‘𝑥)𝐵((2nd ‘𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
heibor.10	⊢ (𝜑 → 𝐶𝐺0)
heibor.11	⊢ 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
heibor.12	⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)

Assertion

Ref	Expression
heiborlem5	⊢ (𝜑 → 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝑢,𝐹   𝑥,𝐺   𝜑,𝑥   𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧,𝐷   𝑚,𝑀,𝑢,𝑥,𝑦,𝑧   𝑇,𝑚,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝐵,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑚,𝐽,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑈,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑚,𝑋,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝐶,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑛,𝐾,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐵

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐵(𝑧,𝑚)   𝐶(𝑥,𝑧)   𝑇(𝑣,𝑢)   𝑈(𝑚)   𝐹(𝑧,𝑣,𝑚)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐾(𝑣,𝑢,𝑚)   𝑀(𝑣,𝑛)

Proof of Theorem heiborlem5

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnnn0 11491	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
2		inss1 3976	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋
3		heibor.7	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
4	3	ffvelrnda 6522	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
5	2, 4	sseldi 3742	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝒫 𝑋)
6	5	elpwid 4314	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ⊆ 𝑋)
7		heibor.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
8		heibor.3	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 ⊆ ∪ 𝑣}
9		heibor.4	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
10		heibor.5	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ 𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
11		heibor.6	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
12		heibor.8	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = ∪ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
13		heibor.9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐺 ((𝑇‘𝑥)𝐺((2nd ‘𝑥) + 1) ∧ ((𝐵‘𝑥) ∩ ((𝑇‘𝑥)𝐵((2nd ‘𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
14		heibor.10	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐶𝐺0)
15		heibor.11	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
16	7, 8, 9, 10, 11, 3, 12, 13, 14, 15	heiborlem4 33926	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘)𝐺𝑘)
17		fvex 6362	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑆‘𝑘) ∈ V
18		vex 3343	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑘 ∈ V
19	7, 8, 9, 17, 18	heiborlem2 33924	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆‘𝑘)𝐺𝑘 ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘) ∧ ((𝑆‘𝑘)𝐵𝑘) ∈ 𝐾))
20	19	simp2bi 1141	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆‘𝑘)𝐺𝑘 → (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘))
21	16, 20	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘))
22	6, 21	sseldd 3745	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
23	1, 22	sylan2 492	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
24	23	ralrimiva 3104	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
25		fveq2 6352	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → (𝑆‘𝑘) = (𝑆‘𝑛))
26	25	eleq1d 2824	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋))
27	26	cbvralv 3310	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋)
28	24, 27	sylib 208	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋)
29		3re 11286	. . . . . . 7 ⊢ 3 ∈ ℝ
30		3pos 11306	. . . . . . 7 ⊢ 0 < 3
31	29, 30	elrpii 12028	. . . . . 6 ⊢ 3 ∈ ℝ+
32		2nn 11377	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℕ
33		nnnn0 11491	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
34		nnexpcl 13067	. . . . . . . 8 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
35	32, 33, 34	sylancr 698	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
36	35	nnrpd 12063	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2↑𝑛) ∈ ℝ+)
37		rpdivcl 12049	. . . . . 6 ⊢ ((3 ∈ ℝ+ ∧ (2↑𝑛) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+)
38	31, 36, 37	sylancr 698	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+)
39		opelxpi 5305	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 ∧ (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+) → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
40	39	expcom 450	. . . . 5 ⊢ ((3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+ → ((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+)))
41	38, 40	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+)))
42	41	ralimia 3088	. . 3 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
43	28, 42	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
44		heibor.12	. . 3 ⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
45	44	fmpt 6544	. 2 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+) ↔ 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))
46	43, 45	sylib 208	1 ⊢ (𝜑 → 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1072   = wceq 1632   ∈ wcel 2139  {cab 2746  ∀wral 3050  ∃wrex 3051   ∩ cin 3714   ⊆ wss 3715  ifcif 4230  𝒫 cpw 4302  ⟨cop 4327  ∪ cuni 4588  ∪ ciun 4672   class class class wbr 4804  {copab 4864   ↦ cmpt 4881   × cxp 5264  ⟶wf 6045  ‘cfv 6049  (class class class)co 6813   ↦ cmpt2 6815  2^nd c2nd 7332  Fincfn 8121  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   − cmin 10458   / cdiv 10876  ℕcn 11212  2c2 11262  3c3 11263  ℕ₀cn0 11484  ℝ⁺crp 12025  seqcseq 12995  ↑cexp 13054  ballcbl 19935  MetOpencmopn 19938  CMetcms 23252

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 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205

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 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-seq 12996  df-exp 13055

This theorem is referenced by:  heiborlem8  33930  heiborlem9  33931