Theorem metequiv2 15353

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 542	. . . . . . . . . . 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 535	. . . . . . . . . . . 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 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 ) ) ) ) -> x e. X )
4		simprlr 540	. . . . . . . . . . . . 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 10029	. . . . . . . . . . . 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 539	. . . . . . . . . . . . 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 10029	. . . . . . . . . . . 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 541	. . . . . . . . . . . 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 15283	. . . . . . . . . . . 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 1285	. . . . . . . . . . 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 3274	. . . . . . . . . 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 536	. . . . . . . . . . . 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 15283	. . . . . . . . . . . 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 1285	. . . . . . . . . . 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 3273	. . . . . . . . . 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 306	. . . . . . . . 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 375	. . . . . . . 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 400	. . . . . . 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 2644	. . . . . 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 2697	. . . . . 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 2609	. . . 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 2669	. . . 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	imbitrdi 161	. . 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 2609	. 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 15352	. 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 169	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 104   = wceq 1398   e. wcel 2203   A.wral 2520   E.wrex 2521   C_ wss 3210   class class class wbr 4108   ` cfv 5351  (class class class)co 6049   RR*cxr 8306   <_ cle 8308   RR+crp 9985   *Metcxmet 14676   ballcbl 14678   MetOpencmopn 14681

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-coll 4224  ax-sep 4227  ax-nul 4235  ax-pow 4286  ax-pr 4321  ax-un 4553  ax-setind 4658  ax-iinf 4709  ax-cnex 8217  ax-resscn 8218  ax-1cn 8219  ax-1re 8220  ax-icn 8221  ax-addcl 8222  ax-addrcl 8223  ax-mulcl 8224  ax-mulrcl 8225  ax-addcom 8226  ax-mulcom 8227  ax-addass 8228  ax-mulass 8229  ax-distr 8230  ax-i2m1 8231  ax-0lt1 8232  ax-1rid 8233  ax-0id 8234  ax-rnegex 8235  ax-precex 8236  ax-cnre 8237  ax-pre-ltirr 8238  ax-pre-ltwlin 8239  ax-pre-lttrn 8240  ax-pre-apti 8241  ax-pre-ltadd 8242  ax-pre-mulgt0 8243  ax-pre-mulext 8244  ax-arch 8245  ax-caucvg 8246

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2814  df-sbc 3042  df-csb 3138  df-dif 3212  df-un 3214  df-in 3216  df-ss 3223  df-nul 3508  df-if 3620  df-pw 3670  df-sn 3694  df-pr 3695  df-op 3697  df-uni 3914  df-int 3949  df-iun 3992  df-br 4109  df-opab 4171  df-mpt 4172  df-tr 4208  df-id 4413  df-po 4416  df-iso 4417  df-iord 4486  df-on 4488  df-ilim 4489  df-suc 4491  df-iom 4712  df-xp 4754  df-rel 4755  df-cnv 4756  df-co 4757  df-dm 4758  df-rn 4759  df-res 4760  df-ima 4761  df-iota 5311  df-fun 5353  df-fn 5354  df-f 5355  df-f1 5356  df-fo 5357  df-f1o 5358  df-fv 5359  df-isom 5360  df-riota 6002  df-ov 6052  df-oprab 6053  df-mpo 6054  df-1st 6333  df-2nd 6334  df-recs 6535  df-frec 6621  df-map 6883  df-sup 7274  df-inf 7275  df-pnf 8309  df-mnf 8310  df-xr 8311  df-ltxr 8312  df-le 8313  df-sub 8445  df-neg 8446  df-reap 8848  df-ap 8855  df-div 8946  df-inn 9237  df-2 9295  df-3 9296  df-4 9297  df-n0 9496  df-z 9577  df-uz 9853  df-q 9951  df-rp 9986  df-xneg 10104  df-xadd 10105  df-seqfrec 10809  df-exp 10900  df-cj 11523  df-re 11524  df-im 11525  df-rsqrt 11679  df-abs 11680  df-topgen 13465  df-psmet 14683  df-xmet 14684  df-bl 14686  df-mopn 14687  df-top 14855  df-bases 14900

This theorem is referenced by:  bdmopn  15361