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Theorem isbnd2 33249
Description: The predicate "is a bounded metric space". Uses a single point instead of an arbitrary point in the space. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
isbnd2 ((𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ∧ 𝑋 ≠ ∅) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑟,𝑀   𝑋,𝑟,𝑥

Proof of Theorem isbnd2
Dummy variables 𝑠 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isbndx 33248 . . 3 (𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
21anbi1i 730 . 2 ((𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ∧ 𝑋 ≠ ∅) ↔ ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)) ∧ 𝑋 ≠ ∅))
3 anass 680 . 2 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)) ∧ 𝑋 ≠ ∅) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑋 ≠ ∅)))
4 r19.2z 4037 . . . . 5 ((𝑋 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)) → ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))
54ancoms 469 . . . 4 ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑋 ≠ ∅) → ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))
6 oveq1 6617 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) = (𝑦(ball‘𝑀)𝑟))
76eqeq2d 2631 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ↔ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑟)))
8 oveq2 6618 . . . . . . . 8 (𝑟 = 𝑠 → (𝑦(ball‘𝑀)𝑟) = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠))
98eqeq2d 2631 . . . . . . 7 (𝑟 = 𝑠 → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑟) ↔ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)))
107, 9cbvrex2v 3171 . . . . . 6 (∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ↔ ∃𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠))
11 2rp 11789 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℝ+
12 rpmulcl 11807 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 ∈ ℝ+𝑠 ∈ ℝ+) → (2 · 𝑠) ∈ ℝ+)
1311, 12mpan 705 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠 ∈ ℝ+ → (2 · 𝑠) ∈ ℝ+)
1413ad2antll 764 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) → (2 · 𝑠) ∈ ℝ+)
1514ad2antrr 761 . . . . . . . . . 10 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → (2 · 𝑠) ∈ ℝ+)
16 rpcn 11793 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑠 ∈ ℝ+𝑠 ∈ ℂ)
17 2cnd 11045 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑠 ∈ ℝ+ → 2 ∈ ℂ)
18 2ne0 11065 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
1918a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑠 ∈ ℝ+ → 2 ≠ 0)
20 divcan3 10663 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑠 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → ((2 · 𝑠) / 2) = 𝑠)
2120eqcomd 2627 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑠 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → 𝑠 = ((2 · 𝑠) / 2))
2216, 17, 19, 21syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑠 ∈ ℝ+𝑠 = ((2 · 𝑠) / 2))
2322oveq2d 6626 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑠 ∈ ℝ+ → (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))
2423eqeq2d 2631 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑠 ∈ ℝ+ → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) ↔ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))))
2524biimpd 219 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠 ∈ ℝ+ → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))))
2625ad2antll 764 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))))
2726adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))))
2827imp 445 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))
29 simpr 477 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))) → 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))
30 eleq2 2687 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) → (𝑥𝑋𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))))
3130biimpac 503 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥𝑋𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))) → 𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))
32 2re 11042 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 ∈ ℝ
33 rpre 11791 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑠 ∈ ℝ+𝑠 ∈ ℝ)
34 remulcl 9973 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((2 ∈ ℝ ∧ 𝑠 ∈ ℝ) → (2 · 𝑠) ∈ ℝ)
3532, 33, 34sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑠 ∈ ℝ+ → (2 · 𝑠) ∈ ℝ)
36 blhalf 22133 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ ((2 · 𝑠) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
3736expr 642 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ (2 · 𝑠) ∈ ℝ) → (𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠))))
3835, 37sylan2 491 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋) ∧ 𝑠 ∈ ℝ+) → (𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠))))
3938anasss 678 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) → (𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠))))
4039imp 445 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥 ∈ (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
4131, 40sylan2 491 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ (𝑥𝑋𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)))) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
4241anassrs 679 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))) → (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2)) ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
4329, 42eqsstrd 3623 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)((2 · 𝑠) / 2))) → 𝑋 ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
4428, 43syldan 487 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → 𝑋 ⊆ (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
4513adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+) → (2 · 𝑠) ∈ ℝ+)
46 rpxr 11792 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 · 𝑠) ∈ ℝ+ → (2 · 𝑠) ∈ ℝ*)
47 blssm 22146 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (2 · 𝑠) ∈ ℝ*) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
4846, 47syl3an3 1358 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋 ∧ (2 · 𝑠) ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
49483expa 1262 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (2 · 𝑠) ∈ ℝ+) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
5045, 49sylan2 491 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
5150an32s 845 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
5251adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)) ⊆ 𝑋)
5344, 52eqssd 3604 . . . . . . . . . 10 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
54 oveq2 6618 . . . . . . . . . . . 12 (𝑟 = (2 · 𝑠) → (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) = (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠)))
5554eqeq2d 2631 . . . . . . . . . . 11 (𝑟 = (2 · 𝑠) → (𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ↔ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠))))
5655rspcev 3298 . . . . . . . . . 10 (((2 · 𝑠) ∈ ℝ+𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)(2 · 𝑠))) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))
5715, 53, 56syl2anc 692 . . . . . . . . 9 ((((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) ∧ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠)) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟))
5857ex 450 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
5958ralrimdva 2964 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+)) → (𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
6059rexlimdvva 3032 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∃𝑦𝑋𝑠 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑦(ball‘𝑀)𝑠) → ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
6110, 60syl5bi 232 . . . . 5 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → ∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
62 rexn0 4051 . . . . . 6 (∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → 𝑋 ≠ ∅)
6362a1i 11 . . . . 5 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → 𝑋 ≠ ∅))
6461, 63jcad 555 . . . 4 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → (∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) → (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑋 ≠ ∅)))
655, 64impbid2 216 . . 3 (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) → ((∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑋 ≠ ∅) ↔ ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
6665pm5.32i 668 . 2 ((𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (∀𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟) ∧ 𝑋 ≠ ∅)) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
672, 3, 663bitri 286 1 ((𝑀 ∈ (Bnd‘𝑋) ∧ 𝑋 ≠ ∅) ↔ (𝑀 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ ∃𝑥𝑋𝑟 ∈ ℝ+ 𝑋 = (𝑥(ball‘𝑀)𝑟)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  wss 3559  c0 3896  cfv 5852  (class class class)co 6610  cc 9886  cr 9887  0cc0 9888   · cmul 9893  *cxr 10025   / cdiv 10636  2c2 11022  +crp 11784  ∞Metcxmt 19663  ballcbl 19665  Bndcbnd 33233
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-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  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-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-1st 7120  df-2nd 7121  df-er 7694  df-ec 7696  df-map 7811  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  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-2 11031  df-rp 11785  df-xneg 11898  df-xadd 11899  df-xmul 11900  df-psmet 19670  df-xmet 19671  df-met 19672  df-bl 19673  df-bnd 33245
This theorem is referenced by:  isbnd3  33250  blbnd  33253  ssbnd  33254
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