Theorem metdsf 23456

Description: The distance from a point to a set is a nonnegative extended real number. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 4-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 30-Sep-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
metdscn.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))

Assertion

Ref	Expression
metdsf	⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐷   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem metdsf

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simplll 773	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2		simplr 767	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑋)
3		simplr 767	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4	3	sselda 3967	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑋)
5		xmetcl 22941	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
6	1, 2, 4, 5	syl3anc 1367	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑥𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
7		eqid 2821	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))
8	6, 7	fmptd 6878	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)):𝑆⟶ℝ*)
9	8	frnd 6521	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ*)
10		infxrcl 12727	. . . 4 ⊢ (ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ* → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
11	9, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
12		xmetge0 22954	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
13	1, 2, 4, 12	syl3anc 1367	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
14	13	ralrimiva 3182	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
15		ovex 7189	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥𝐷𝑦) ∈ V
16	15	rgenw 3150	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑥𝐷𝑦) ∈ V
17		breq2 5070	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = (𝑥𝐷𝑦) → (0 ≤ 𝑧 ↔ 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦)))
18	7, 17	ralrnmptw 6860	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑥𝐷𝑦) ∈ V → (∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦)))
19	16, 18	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 0 ≤ (𝑥𝐷𝑦))
20	14, 19	sylibr 236	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧)
21		0xr 10688	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℝ*
22		infxrgelb 12729	. . . . 5 ⊢ ((ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)) ⊆ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ*) → (0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧))
23	9, 21, 22	sylancl 588	. . . 4 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦))0 ≤ 𝑧))
24	20, 23	mpbird 259	. . 3 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → 0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
25		elxrge0 12846	. . 3 ⊢ (inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞) ↔ (inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < )))
26	11, 24, 25	sylanbrc 585	. 2 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞))
27		metdscn.f	. 2 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ inf(ran (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ (𝑥𝐷𝑦)), ℝ*, < ))
28	26, 27	fmptd 6878	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → 𝐹:𝑋⟶(0[,]+∞))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  ∀wral 3138  Vcvv 3494   ⊆ wss 3936   class class class wbr 5066   ↦ cmpt 5146  ran crn 5556  ⟶wf 6351  ‘cfv 6355  (class class class)co 7156  infcinf 8905  0cc0 10537  +∞cpnf 10672  ℝ^*cxr 10674   < clt 10675   ≤ cle 10676  [,]cicc 12742  ∞Metcxmet 20530

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-pre-sup 10615

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-op 4574  df-uni 4839  df-iun 4921  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-id 5460  df-po 5474  df-so 5475  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-er 8289  df-map 8408  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-sup 8906  df-inf 8907  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-2 11701  df-rp 12391  df-xneg 12508  df-xadd 12509  df-xmul 12510  df-icc 12746  df-xmet 20538

This theorem is referenced by:  metds0  23458  metdstri  23459  metdsre  23461  metdseq0  23462  metdscnlem  23463  metdscn  23464  metnrmlem1a  23466  metnrmlem1  23467  lebnumlem1  23565