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

Theorem prdsmet 22094
Description: The product metric is a metric when the index set is finite. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
prdsmet.y 𝑌 = (𝑆Xs(𝑥𝐼𝑅))
prdsmet.b 𝐵 = (Base‘𝑌)
prdsmet.v 𝑉 = (Base‘𝑅)
prdsmet.e 𝐸 = ((dist‘𝑅) ↾ (𝑉 × 𝑉))
prdsmet.d 𝐷 = (dist‘𝑌)
prdsmet.s (𝜑𝑆𝑊)
prdsmet.i (𝜑𝐼 ∈ Fin)
prdsmet.r ((𝜑𝑥𝐼) → 𝑅𝑍)
prdsmet.m ((𝜑𝑥𝐼) → 𝐸 ∈ (Met‘𝑉))
Assertion
Ref Expression
prdsmet (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐼   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝐷(𝑥)   𝑅(𝑥)   𝑆(𝑥)   𝐸(𝑥)   𝑉(𝑥)   𝑊(𝑥)   𝑌(𝑥)   𝑍(𝑥)

Proof of Theorem prdsmet
Dummy variables 𝑓 𝑔 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prdsmet.y . . 3 𝑌 = (𝑆Xs(𝑥𝐼𝑅))
2 prdsmet.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝑌)
3 prdsmet.v . . 3 𝑉 = (Base‘𝑅)
4 prdsmet.e . . 3 𝐸 = ((dist‘𝑅) ↾ (𝑉 × 𝑉))
5 prdsmet.d . . 3 𝐷 = (dist‘𝑌)
6 prdsmet.s . . 3 (𝜑𝑆𝑊)
7 prdsmet.i . . 3 (𝜑𝐼 ∈ Fin)
8 prdsmet.r . . 3 ((𝜑𝑥𝐼) → 𝑅𝑍)
9 prdsmet.m . . . 4 ((𝜑𝑥𝐼) → 𝐸 ∈ (Met‘𝑉))
10 metxmet 22058 . . . 4 (𝐸 ∈ (Met‘𝑉) → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
119, 10syl 17 . . 3 ((𝜑𝑥𝐼) → 𝐸 ∈ (∞Met‘𝑉))
121, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11prdsxmet 22093 . 2 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵))
131, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11prdsdsf 22091 . . . 4 (𝜑𝐷:(𝐵 × 𝐵)⟶(0[,]+∞))
14 ffn 6007 . . . 4 (𝐷:(𝐵 × 𝐵)⟶(0[,]+∞) → 𝐷 Fn (𝐵 × 𝐵))
1513, 14syl 17 . . 3 (𝜑𝐷 Fn (𝐵 × 𝐵))
166adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → 𝑆𝑊)
177adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → 𝐼 ∈ Fin)
188ralrimiva 2961 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥𝐼 𝑅𝑍)
1918adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ∀𝑥𝐼 𝑅𝑍)
20 simprl 793 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → 𝑓𝐵)
21 simprr 795 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → 𝑔𝐵)
221, 2, 16, 17, 19, 20, 21, 3, 4, 5prdsdsval3 16073 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (𝑓𝐷𝑔) = sup((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}), ℝ*, < ))
231, 2, 16, 17, 19, 3, 20prdsbascl 16071 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ∀𝑥𝐼 (𝑓𝑥) ∈ 𝑉)
241, 2, 16, 17, 19, 3, 21prdsbascl 16071 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ∀𝑥𝐼 (𝑔𝑥) ∈ 𝑉)
25 r19.26 3058 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) ↔ (∀𝑥𝐼 (𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑥𝐼 (𝑔𝑥) ∈ 𝑉))
26 metcl 22056 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐸 ∈ (Met‘𝑉) ∧ (𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ)
27263expib 1265 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐸 ∈ (Met‘𝑉) → (((𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ))
289, 27syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥𝐼) → (((𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ))
2928ralimdva 2957 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ))
3029adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ))
3125, 30syl5bir 233 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ((∀𝑥𝐼 (𝑓𝑥) ∈ 𝑉 ∧ ∀𝑥𝐼 (𝑔𝑥) ∈ 𝑉) → ∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ))
3223, 24, 31mp2and 714 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ)
33 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) = (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)))
3433fmpt 6342 . . . . . . . . 9 (∀𝑥𝐼 ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥)) ∈ ℝ ↔ (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))):𝐼⟶ℝ)
3532, 34sylib 208 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))):𝐼⟶ℝ)
36 frn 6015 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))):𝐼⟶ℝ → ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ⊆ ℝ)
3735, 36syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ⊆ ℝ)
38 0red 9992 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → 0 ∈ ℝ)
3938snssd 4314 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → {0} ⊆ ℝ)
4037, 39unssd 3772 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ⊆ ℝ)
41 xrltso 11925 . . . . . . . 8 < Or ℝ*
4241a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → < Or ℝ*)
43 mptfi 8216 . . . . . . . . 9 (𝐼 ∈ Fin → (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∈ Fin)
44 rnfi 8200 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∈ Fin → ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∈ Fin)
4517, 43, 443syl 18 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∈ Fin)
46 snfi 7989 . . . . . . . 8 {0} ∈ Fin
47 unfi 8178 . . . . . . . 8 ((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∈ Fin ∧ {0} ∈ Fin) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ∈ Fin)
4845, 46, 47sylancl 693 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ∈ Fin)
49 ssun2 3760 . . . . . . . . 9 {0} ⊆ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0})
50 c0ex 9985 . . . . . . . . . 10 0 ∈ V
5150snss 4291 . . . . . . . . 9 (0 ∈ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ↔ {0} ⊆ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}))
5249, 51mpbir 221 . . . . . . . 8 0 ∈ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0})
53 ne0i 3902 . . . . . . . 8 (0 ∈ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ≠ ∅)
5452, 53mp1i 13 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ≠ ∅)
55 ressxr 10034 . . . . . . . 8 ℝ ⊆ ℝ*
5640, 55syl6ss 3599 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ⊆ ℝ*)
57 fisupcl 8326 . . . . . . 7 (( < Or ℝ* ∧ ((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ∈ Fin ∧ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ≠ ∅ ∧ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}) ⊆ ℝ*)) → sup((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}), ℝ*, < ) ∈ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}))
5842, 48, 54, 56, 57syl13anc 1325 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → sup((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}), ℝ*, < ) ∈ (ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}))
5940, 58sseldd 3588 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → sup((ran (𝑥𝐼 ↦ ((𝑓𝑥)𝐸(𝑔𝑥))) ∪ {0}), ℝ*, < ) ∈ ℝ)
6022, 59eqeltrd 2698 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓𝐵𝑔𝐵)) → (𝑓𝐷𝑔) ∈ ℝ)
6160ralrimivva 2966 . . 3 (𝜑 → ∀𝑓𝐵𝑔𝐵 (𝑓𝐷𝑔) ∈ ℝ)
62 ffnov 6724 . . 3 (𝐷:(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ ↔ (𝐷 Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∀𝑓𝐵𝑔𝐵 (𝑓𝐷𝑔) ∈ ℝ))
6315, 61, 62sylanbrc 697 . 2 (𝜑𝐷:(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ)
64 ismet2 22057 . 2 (𝐷 ∈ (Met‘𝐵) ↔ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝐵) ∧ 𝐷:(𝐵 × 𝐵)⟶ℝ))
6512, 63, 64sylanbrc 697 1 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝐵))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  cun 3557  wss 3559  c0 3896  {csn 4153  cmpt 4678   Or wor 4999   × cxp 5077  ran crn 5080  cres 5081   Fn wfn 5847  wf 5848  cfv 5852  (class class class)co 6610  Fincfn 7906  supcsup 8297  cr 9886  0cc0 9887  +∞cpnf 10022  *cxr 10024   < clt 10025  [,]cicc 12127  Basecbs 15788  distcds 15878  Xscprds 16034  ∞Metcxmt 19659  Metcme 19660
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-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-cnex 9943  ax-resscn 9944  ax-1cn 9945  ax-icn 9946  ax-addcl 9947  ax-addrcl 9948  ax-mulcl 9949  ax-mulrcl 9950  ax-mulcom 9951  ax-addass 9952  ax-mulass 9953  ax-distr 9954  ax-i2m1 9955  ax-1ne0 9956  ax-1rid 9957  ax-rnegex 9958  ax-rrecex 9959  ax-cnre 9960  ax-pre-lttri 9961  ax-pre-lttrn 9962  ax-pre-ltadd 9963  ax-pre-mulgt0 9964  ax-pre-sup 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-int 4446  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-1o 7512  df-oadd 7516  df-er 7694  df-map 7811  df-ixp 7860  df-en 7907  df-dom 7908  df-sdom 7909  df-fin 7910  df-sup 8299  df-pnf 10027  df-mnf 10028  df-xr 10029  df-ltxr 10030  df-le 10031  df-sub 10219  df-neg 10220  df-div 10636  df-nn 10972  df-2 11030  df-3 11031  df-4 11032  df-5 11033  df-6 11034  df-7 11035  df-8 11036  df-9 11037  df-n0 11244  df-z 11329  df-dec 11445  df-uz 11639  df-rp 11784  df-xneg 11897  df-xadd 11898  df-xmul 11899  df-icc 12131  df-fz 12276  df-struct 15790  df-ndx 15791  df-slot 15792  df-base 15793  df-plusg 15882  df-mulr 15883  df-sca 15885  df-vsca 15886  df-ip 15887  df-tset 15888  df-ple 15889  df-ds 15892  df-hom 15894  df-cco 15895  df-prds 16036  df-xmet 19667  df-met 19668
This theorem is referenced by:  xpsmet  22106  prdsmslem1  22251  prdsbnd  33251  prdstotbnd  33252  prdsbnd2  33253  repwsmet  33292
  Copyright terms: Public domain W3C validator