Theorem metequiv2 13136

Description: If there is a sequence of radii approaching zero for which the balls of both metrics coincide, then the generated topologies are equivalent. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Aug-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
metequiv.3	|- J = ( MetOpen ` C )
metequiv.4	|- K = ( MetOpen ` D )

Assertion

Ref	Expression
metequiv2	|- ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) -> ( A. x e. X A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> J = K ) )

Distinct variable groups:   s, r, x, C   J, r, s, x   K, r, s, x   D, r, s, x   X, r, s, x

Proof of Theorem metequiv2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simprrr 530	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) )
2		simplll 523	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> C e. ( *Met ` X ) )
3		simplr 520	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> x e. X )
4		simprlr 528	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> s e. RR+ )
5	4	rpxrd 9633	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> s e. RR* )
6		simprll 527	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> r e. RR+ )
7	6	rpxrd 9633	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> r e. RR* )
8		simprrl 529	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> s <_ r )
9		ssbl 13066	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ x e. X ) /\ ( s e. RR* /\ r e. RR* ) /\ s <_ r ) -> ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) )
10	2, 3, 5, 7, 8, 9	syl221anc 1239	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) )
11	1, 10	eqsstrrd 3179	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) )
12		simpllr 524	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> D e. ( *Met ` X ) )
13		ssbl 13066	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( D e. ( *Met ` X ) /\ x e. X ) /\ ( s e. RR* /\ r e. RR* ) /\ s <_ r ) -> ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) )
14	12, 3, 5, 7, 8, 13	syl221anc 1239	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) )
15	1, 14	eqsstrd 3178	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) )
16	11, 15	jca 304	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) /\ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) ) ) -> ( ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) )
17	16	expr 373	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ ( r e. RR+ /\ s e. RR+ ) ) -> ( ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> ( ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
18	17	anassrs 398	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ r e. RR+ ) /\ s e. RR+ ) -> ( ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> ( ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
19	18	reximdva 2568	. . . . . 6 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ r e. RR+ ) -> ( E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> E. s e. RR+ ( ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
20		r19.40 2620	. . . . . 6 |- ( E. s e. RR+ ( ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) -> ( E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) )
21	19, 20	syl6 33	. . . . 5 |- ( ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) /\ r e. RR+ ) -> ( E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> ( E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
22	21	ralimdva 2533	. . . 4 |- ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) -> ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> A. r e. RR+ ( E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
23		r19.26 2592	. . . 4 |- ( A. r e. RR+ ( E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) <-> ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) )
24	22, 23	syl6ib 160	. . 3 |- ( ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) /\ x e. X ) -> ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
25	24	ralimdva 2533	. 2 |- ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) -> ( A. x e. X A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> A. x e. X ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
26		metequiv.3	. . 3 |- J = ( MetOpen ` C )
27		metequiv.4	. . 3 |- K = ( MetOpen ` D )
28	26, 27	metequiv 13135	. 2 |- ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) -> ( J = K <-> A. x e. X ( A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` D ) s ) C_ ( x ( ball ` C ) r ) /\ A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( x ( ball ` C ) s ) C_ ( x ( ball ` D ) r ) ) ) )
29	25, 28	sylibrd 168	1 |- ( ( C e. ( *Met ` X ) /\ D e. ( *Met ` X ) ) -> ( A. x e. X A. r e. RR+ E. s e. RR+ ( s <_ r /\ ( x ( ball ` C ) s ) = ( x ( ball ` D ) s ) ) -> J = K ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   = wceq 1343   e. wcel 2136   A.wral 2444   E.wrex 2445   C_ wss 3116   class class class wbr 3982   ` cfv 5188  (class class class)co 5842   RR*cxr 7932   <_ cle 7934   RR+crp 9589   *Metcxmet 12620   ballcbl 12622   MetOpencmopn 12625

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-isom 5197  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-frec 6359  df-map 6616  df-sup 6949  df-inf 6950  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-xneg 9708  df-xadd 9709  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-topgen 12577  df-psmet 12627  df-xmet 12628  df-bl 12630  df-mopn 12631  df-top 12636  df-bases 12681

This theorem is referenced by:  bdmopn  13144