Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  heiborlem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem heiborlem6 33282
Description: Lemma for heibor 33287. Since the sequence of balls connected by the function 𝑇 ensures that each ball nontrivially intersects with the next (since the empty set has a finite subcover, the intersection of any two successive balls in the sequence is nonempty), and each ball is half the size of the previous one, the distance between the centers is at most 3 / 2 times the size of the larger, and so if we expand each ball by a factor of 3 we get a nested sequence of balls. (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 ∈ ℕ0𝑦 ∈ (𝐹𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
heibor.5 𝐵 = (𝑧𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
heibor.6 (𝜑𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
heibor.7 (𝜑𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
heibor.8 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = 𝑦 ∈ (𝐹𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
heibor.9 (𝜑 → ∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
heibor.10 (𝜑𝐶𝐺0)
heibor.11 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
heibor.12 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
Assertion
Ref Expression
heiborlem6 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝑘,𝑢,𝐹   𝑘,𝐺,𝑥   𝜑,𝑘,𝑥   𝑘,𝑚,𝑣,𝑧,𝐷,𝑛,𝑢,𝑥,𝑦   𝑘,𝑀,𝑚,𝑢,𝑥,𝑦,𝑧   𝑇,𝑚,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝐵,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑘,𝐽,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑈,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑋,𝑚,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,𝑘,𝑚)   𝐶(𝑥,𝑧,𝑘)   𝑇(𝑣,𝑢,𝑘)   𝑈(𝑘,𝑚)   𝐹(𝑧,𝑣,𝑚)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐾(𝑣,𝑢,𝑘,𝑚)   𝑀(𝑣,𝑛)

Proof of Theorem heiborlem6
StepHypRef Expression
1 nnnn0 11251 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
2 heibor.6 . . . . . . . 8 (𝜑𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
3 cmetmet 23007 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (CMet‘𝑋) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
42, 3syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
5 metxmet 22062 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
64, 5syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
76adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 heibor.7 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
9 inss1 3816 . . . . . . . . 9 (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋
10 fss 6018 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋) → 𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋)
118, 9, 10sylancl 693 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋)
12 peano2nn0 11285 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑘 + 1) ∈ ℕ0)
13 ffvelrn 6318 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝒫 𝑋)
1411, 12, 13syl2an 494 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝒫 𝑋)
1514elpwid 4146 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ⊆ 𝑋)
16 heibor.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
17 heibor.3 . . . . . . . . 9 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣}
18 heibor.4 . . . . . . . . 9 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ (𝐹𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
19 heibor.5 . . . . . . . . 9 𝐵 = (𝑧𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
20 heibor.8 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = 𝑦 ∈ (𝐹𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
21 heibor.9 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
22 heibor.10 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶𝐺0)
23 heibor.11 . . . . . . . . 9 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
2416, 17, 18, 19, 2, 8, 20, 21, 22, 23heiborlem4 33280 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1))
2512, 24sylan2 491 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1))
26 fvex 6163 . . . . . . . . 9 (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ V
27 ovex 6638 . . . . . . . . 9 (𝑘 + 1) ∈ V
2816, 17, 18, 26, 27heiborlem2 33278 . . . . . . . 8 ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1) ↔ ((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∧ ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐵(𝑘 + 1)) ∈ 𝐾))
2928simp2bi 1075 . . . . . . 7 ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
3025, 29syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
3115, 30sseldd 3588 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑋)
3211ffvelrnda 6320 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) ∈ 𝒫 𝑋)
3332elpwid 4146 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) ⊆ 𝑋)
3416, 17, 18, 19, 2, 8, 20, 21, 22, 23heiborlem4 33280 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘)𝐺𝑘)
35 fvex 6163 . . . . . . . . 9 (𝑆𝑘) ∈ V
36 vex 3192 . . . . . . . . 9 𝑘 ∈ V
3716, 17, 18, 35, 36heiborlem2 33278 . . . . . . . 8 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘) ∧ ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∈ 𝐾))
3837simp2bi 1075 . . . . . . 7 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
3934, 38syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
4033, 39sseldd 3588 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘) ∈ 𝑋)
41 3re 11046 . . . . . 6 3 ∈ ℝ
42 2nn 11137 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ
43 nnexpcl 12821 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℕ ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℕ)
4442, 12, 43sylancr 694 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℕ)
4544nnrpd 11822 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
4645adantl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
47 rerpdivcl 11813 . . . . . 6 ((3 ∈ ℝ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
4841, 46, 47sylancr 694 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
49 nnexpcl 12821 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
5042, 49mpan 705 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
5150nnrpd 11822 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℝ+)
5251adantl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℝ+)
53 rerpdivcl 11813 . . . . . 6 ((3 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑘) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
5441, 52, 53sylancr 694 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
55 oveq1 6617 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (𝑆𝑘) → (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
56 oveq2 6618 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 𝑘 → (2↑𝑚) = (2↑𝑘))
5756oveq2d 6626 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑘 → (1 / (2↑𝑚)) = (1 / (2↑𝑘)))
5857oveq2d 6626 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑘 → ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
59 ovex 6638 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∈ V
6055, 58, 19, 59ovmpt2 6756 . . . . . . . . . . 11 (((𝑆𝑘) ∈ 𝑋𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
6140, 60sylancom 700 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
62 df-br 4619 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 ↔ ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺)
63 fveq2 6153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝑇𝑥) = (𝑇‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩))
64 df-ov 6613 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) = (𝑇‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩)
6563, 64syl6eqr 2673 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝑇𝑥) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
6635, 36op2ndd 7131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (2nd𝑥) = 𝑘)
6766oveq1d 6625 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((2nd𝑥) + 1) = (𝑘 + 1))
6865, 67breq12d 4631 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ↔ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1)))
69 fveq2 6153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝐵𝑥) = (𝐵‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩))
70 df-ov 6613 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = (𝐵‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩)
7169, 70syl6eqr 2673 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝐵𝑥) = ((𝑆𝑘)𝐵𝑘))
7265, 67oveq12d 6628 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)))
7371, 72ineq12d 3798 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) = (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))))
7473eleq1d 2683 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾 ↔ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾))
7568, 74anbi12d 746 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾) ↔ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7675rspccv 3295 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾) → (⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7721, 76syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7862, 77syl5bi 232 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7978adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
8034, 79mpd 15 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾))
8180simpld 475 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1))
82 ovex 6638 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ V
8316, 17, 18, 82, 27heiborlem2 33278 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ↔ ((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∧ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) ∈ 𝐾))
8483simp2bi 1075 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
8581, 84syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
8615, 85sseldd 3588 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋)
8712adantl 482 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ∈ ℕ0)
88 oveq1 6617 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) → (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
89 oveq2 6618 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (2↑𝑚) = (2↑(𝑘 + 1)))
9089oveq2d 6626 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (1 / (2↑𝑚)) = (1 / (2↑(𝑘 + 1))))
9190oveq2d 6626 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
92 ovex 6638 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ V
9388, 91, 19, 92ovmpt2 6756 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
9486, 87, 93syl2anc 692 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
9561, 94ineq12d 3798 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) = (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
9680simprd 479 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)
97 0elpw 4799 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ 𝒫 𝑈
98 0fin 8140 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ Fin
99 elin 3779 . . . . . . . . . . . . 13 (∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin) ↔ (∅ ∈ 𝒫 𝑈 ∧ ∅ ∈ Fin))
10097, 98, 99mpbir2an 954 . . . . . . . . . . . 12 ∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)
101 0ss 3949 . . . . . . . . . . . 12 ∅ ⊆
102 unieq 4415 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = ∅ → 𝑣 = ∅)
103102sseq2d 3617 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = ∅ → (∅ ⊆ 𝑣 ↔ ∅ ⊆ ∅))
104103rspcev 3298 . . . . . . . . . . . 12 ((∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin) ∧ ∅ ⊆ ∅) → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣)
105100, 101, 104mp2an 707 . . . . . . . . . . 11 𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣
106 0ex 4755 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ V
107 sseq1 3610 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = ∅ → (𝑢 𝑣 ↔ ∅ ⊆ 𝑣))
108107rexbidv 3046 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = ∅ → (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣))
109108notbid 308 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = ∅ → (¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣 ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣))
110106, 109, 17elab2 3341 . . . . . . . . . . . 12 (∅ ∈ 𝐾 ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣)
111110con2bii 347 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣 ↔ ¬ ∅ ∈ 𝐾)
112105, 111mpbi 220 . . . . . . . . . 10 ¬ ∅ ∈ 𝐾
113 nelne2 2887 . . . . . . . . . 10 (((((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾 ∧ ¬ ∅ ∈ 𝐾) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ≠ ∅)
11496, 112, 113sylancl 693 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ≠ ∅)
11595, 114eqnetrrd 2858 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) ≠ ∅)
11651rpreccld 11834 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ+)
117116adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ+)
118117rpred 11824 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
11945rpreccld 11834 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
120119adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
121120rpred 11824 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
122 rexadd 12014 . . . . . . . . . . . 12 (((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ) → ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
123118, 121, 122syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
124123breq1d 4628 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ↔ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘))))
125117rpxrd 11825 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ*)
126120rpxrd 11825 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ*)
127 bldisj 22126 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ* ∧ ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅)
1281273exp2 1282 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) → ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* → ((1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ* → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))))
129128imp32 449 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ*)) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
1307, 40, 86, 125, 126, 129syl32anc 1331 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
131124, 130sylbird 250 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
132131necon3ad 2803 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) ≠ ∅ → ¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘))))
133115, 132mpd 15 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
134117, 120rpaddcld 11839 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ ℝ+)
135134rpred 11824 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ ℝ)
1364adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
137 metcl 22060 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∈ ℝ)
138136, 40, 86, 137syl3anc 1323 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∈ ℝ)
139135, 138letrid 10141 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∨ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
140139ord 392 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
141133, 140mpd 15 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
142 seqp1 12764 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (ℤ‘0) → (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
143 nn0uz 11674 . . . . . . . . . . . 12 0 = (ℤ‘0)
144142, 143eleq2s 2716 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
14523fveq1i 6154 . . . . . . . . . . 11 (𝑆‘(𝑘 + 1)) = (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1))
14623fveq1i 6154 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑘) = (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)
147146oveq1i 6620 . . . . . . . . . . 11 ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)))
148144, 145, 1473eqtr4g 2680 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
149 nn0p1nn 11284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
150 nnne0 11005 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ≠ 0)
151150neneqd 2795 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → ¬ (𝑘 + 1) = 0)
152149, 151syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ0 → ¬ (𝑘 + 1) = 0)
153152iffalsed 4074 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) = ((𝑘 + 1) − 1))
154 ovex 6638 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 + 1) − 1) ∈ V
155153, 154syl6eqel 2706 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0 → if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) ∈ V)
156 eqeq1 2625 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝑚 = 0 ↔ (𝑘 + 1) = 0))
157 oveq1 6617 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝑚 − 1) = ((𝑘 + 1) − 1))
158156, 157ifbieq2d 4088 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘 + 1) → if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
159 eqid 2621 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))) = (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))
160158, 159fvmptg 6242 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) ∈ V) → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
16112, 155, 160syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
162 nn0cn 11254 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℂ)
163 ax-1cn 9946 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℂ
164 pncan 10239 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑘 + 1) − 1) = 𝑘)
165162, 163, 164sylancl 693 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑘 + 1) − 1) = 𝑘)
166161, 153, 1653eqtrd 2659 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = 𝑘)
167166oveq2d 6626 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
168148, 167eqtrd 2655 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
169168adantl 482 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
170169oveq1d 6625 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)))
171 metsym 22078 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
172136, 86, 40, 171syl3anc 1323 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
173170, 172eqtrd 2655 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
174 3cn 11047 . . . . . . . . . . . . 13 3 ∈ ℂ
1751742timesi 11099 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 3) = (3 + 3)
176175oveq1i 6620 . . . . . . . . . . 11 ((2 · 3) − 3) = ((3 + 3) − 3)
177174, 174pncan3oi 10249 . . . . . . . . . . 11 ((3 + 3) − 3) = 3
178 df-3 11032 . . . . . . . . . . 11 3 = (2 + 1)
179176, 177, 1783eqtri 2647 . . . . . . . . . 10 ((2 · 3) − 3) = (2 + 1)
180179oveq1i 6620 . . . . . . . . 9 (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1)))
181 rpcn 11793 . . . . . . . . . . 11 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ)
182 rpne0 11800 . . . . . . . . . . 11 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)
183 2cn 11043 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℂ
184183, 174mulcli 9997 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 3) ∈ ℂ
185 divsubdir 10673 . . . . . . . . . . . 12 (((2 · 3) ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℂ ∧ ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)) → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
186184, 174, 185mp3an12 1411 . . . . . . . . . . 11 (((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0) → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
187181, 182, 186syl2anc 692 . . . . . . . . . 10 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
18845, 187syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
189 divdir 10662 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)) → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
190183, 163, 189mp3an12 1411 . . . . . . . . . . 11 (((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0) → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
191181, 182, 190syl2anc 692 . . . . . . . . . 10 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
19245, 191syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
193180, 188, 1923eqtr3a 2679 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
194 rpcn 11793 . . . . . . . . . . . 12 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → (2↑𝑘) ∈ ℂ)
195 rpne0 11800 . . . . . . . . . . . 12 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → (2↑𝑘) ≠ 0)
196 2cnne0 11194 . . . . . . . . . . . . 13 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
197 divcan5 10679 . . . . . . . . . . . . 13 ((3 ∈ ℂ ∧ ((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
198174, 196, 197mp3an13 1412 . . . . . . . . . . . 12 (((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
199194, 195, 198syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
20051, 199syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
20151, 194syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℂ)
202 mulcom 9974 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ∈ ℂ) → (2 · (2↑𝑘)) = ((2↑𝑘) · 2))
203183, 201, 202sylancr 694 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · (2↑𝑘)) = ((2↑𝑘) · 2))
204 expp1 12815 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) = ((2↑𝑘) · 2))
205183, 204mpan 705 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) = ((2↑𝑘) · 2))
206203, 205eqtr4d 2658 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · (2↑𝑘)) = (2↑(𝑘 + 1)))
207206oveq2d 6626 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = ((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))))
208200, 207eqtr3d 2657 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (3 / (2↑𝑘)) = ((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))))
209208oveq1d 6625 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
210 divcan5 10679 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 ∈ ℂ ∧ ((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
211163, 196, 210mp3an13 1412 . . . . . . . . . . . 12 (((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
212194, 195, 211syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
21351, 212syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
214 2t1e2 11128 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 1) = 2
215214a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · 1) = 2)
216215, 206oveq12d 6628 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (2 / (2↑(𝑘 + 1))))
217213, 216eqtr3d 2657 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑𝑘)) = (2 / (2↑(𝑘 + 1))))
218217oveq1d 6625 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
219193, 209, 2183eqtr4d 2665 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
220219adantl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
221141, 173, 2203brtr4d 4650 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) ≤ ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
222 blss2 22132 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑋 ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ ∧ (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ ∧ ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) ≤ ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
2237, 31, 40, 48, 54, 221, 222syl33anc 1338 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
2241, 223sylan2 491 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
225 peano2nn 10984 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
226 fveq2 6153 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑆𝑛) = (𝑆‘(𝑘 + 1)))
227 oveq2 6618 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (2↑𝑛) = (2↑(𝑘 + 1)))
228227oveq2d 6626 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (3 / (2↑𝑛)) = (3 / (2↑(𝑘 + 1))))
229226, 228opeq12d 4383 . . . . . . . 8 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
230 heibor.12 . . . . . . . 8 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
231 opex 4898 . . . . . . . 8 ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩ ∈ V
232229, 230, 231fvmpt 6244 . . . . . . 7 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
233225, 232syl 17 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
234233adantl 482 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
235234fveq2d 6157 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩))
236 df-ov 6613 . . . 4 ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
237235, 236syl6eqr 2673 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) = ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
238 fveq2 6153 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (𝑆𝑛) = (𝑆𝑘))
239 oveq2 6618 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → (2↑𝑛) = (2↑𝑘))
240239oveq2d 6626 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (3 / (2↑𝑛)) = (3 / (2↑𝑘)))
241238, 240opeq12d 4383 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ = ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
242 opex 4898 . . . . . . 7 ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩ ∈ V
243241, 230, 242fvmpt 6244 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑀𝑘) = ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
244243fveq2d 6157 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩))
245 df-ov 6613 . . . . 5 ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
246244, 245syl6eqr 2673 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
247246adantl 482 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
248224, 237, 2473sstr4d 3632 . 2 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
249248ralrimiva 2961 1 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  {cab 2607  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  Vcvv 3189  cin 3558  wss 3559  c0 3896  ifcif 4063  𝒫 cpw 4135  cop 4159   cuni 4407   ciun 4490   class class class wbr 4618  {copab 4677  cmpt 4678  wf 5848  cfv 5852  (class class class)co 6610  cmpt2 6612  2nd c2nd 7119  Fincfn 7907  cc 9886  cr 9887  0cc0 9888  1c1 9889   + caddc 9891   · cmul 9893  *cxr 10025  cle 10027  cmin 10218   / cdiv 10636  cn 10972  2c2 11022  3c3 11023  0cn0 11244  cuz 11639  +crp 11784   +𝑒 cxad 11896  seqcseq 12749  cexp 12808  ∞Metcxmt 19663  Metcme 19664  ballcbl 19665  MetOpencmopn 19668  CMetcms 22975
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
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-fin 7911  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-3 11032  df-n0 11245  df-z 11330  df-uz 11640  df-rp 11785  df-xneg 11898  df-xadd 11899  df-xmul 11900  df-seq 12750  df-exp 12809  df-psmet 19670  df-xmet 19671  df-met 19672  df-bl 19673  df-cmet 22978
This theorem is referenced by:  heiborlem8  33284  heiborlem9  33285
  Copyright terms: Public domain W3C validator