Theorem bdbl 13670

Description: The standard bounded metric corresponding to 𝐶 generates the same balls as 𝐶 for radii less than 𝑅. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Aug-2015.) (Revised by Jim Kingdon, 19-May-2023.)

Hypothesis

Ref	Expression
stdbdmet.1	⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ 𝑋, 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf({(𝑥𝐶𝑦), 𝑅}, ℝ*, < ))

Assertion

Ref	Expression
bdbl	⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑆) = (𝑃(ball‘𝐶)𝑆))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐶   𝑥,𝑃,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐷(𝑥,𝑦)   𝑆(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem bdbl

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr2 1004	. . . . . 6 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝑆 ∈ ℝ*)
2	1	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑆 ∈ ℝ*)
3		simpl1 1000	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋))
4	3	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋))
5		simpr1 1003	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝑃 ∈ 𝑋)
6	5	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑃 ∈ 𝑋)
7		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧 ∈ 𝑋)
8		xmetcl 13519	. . . . . 6 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑃𝐶𝑧) ∈ ℝ*)
9	4, 6, 7, 8	syl3anc 1238	. . . . 5 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑃𝐶𝑧) ∈ ℝ*)
10		simpll2 1037	. . . . 5 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑅 ∈ ℝ*)
11		xrminltinf 11264	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐶𝑧) ∈ ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (inf({(𝑃𝐶𝑧), 𝑅}, ℝ*, < ) < 𝑆 ↔ ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ∨ 𝑅 < 𝑆)))
12	2, 9, 10, 11	syl3anc 1238	. . . 4 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (inf({(𝑃𝐶𝑧), 𝑅}, ℝ*, < ) < 𝑆 ↔ ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ∨ 𝑅 < 𝑆)))
13		xmetf 13517	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐶:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
14	13	3ad2ant1 1018	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) → 𝐶:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
15	14	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝐶:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
16	15	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝐶:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ*)
17		stdbdmet.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ 𝑋, 𝑦 ∈ 𝑋 ↦ inf({(𝑥𝐶𝑦), 𝑅}, ℝ*, < ))
18	17	bdmetval 13667	. . . . . 6 ⊢ (((𝐶:(𝑋 × 𝑋)⟶ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝑃𝐷𝑧) = inf({(𝑃𝐶𝑧), 𝑅}, ℝ*, < ))
19	16, 10, 6, 7, 18	syl22anc 1239	. . . . 5 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑃𝐷𝑧) = inf({(𝑃𝐶𝑧), 𝑅}, ℝ*, < ))
20	19	breq1d 4010	. . . 4 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑃𝐷𝑧) < 𝑆 ↔ inf({(𝑃𝐶𝑧), 𝑅}, ℝ*, < ) < 𝑆))
21		simpr3 1005	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝑆 ≤ 𝑅)
22		simpl2 1001	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
23		xrlenlt 8012	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑆 ≤ 𝑅 ↔ ¬ 𝑅 < 𝑆))
24	1, 22, 23	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → (𝑆 ≤ 𝑅 ↔ ¬ 𝑅 < 𝑆))
25	21, 24	mpbid 147	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → ¬ 𝑅 < 𝑆)
26		biorf 744	. . . . . . 7 ⊢ (¬ 𝑅 < 𝑆 → ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ↔ (𝑅 < 𝑆 ∨ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆)))
27	25, 26	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ↔ (𝑅 < 𝑆 ∨ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆)))
28		orcom 728	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 < 𝑆 ∨ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆) ↔ ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ∨ 𝑅 < 𝑆))
29	27, 28	bitrdi 196	. . . . 5 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ↔ ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ∨ 𝑅 < 𝑆)))
30	29	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ↔ ((𝑃𝐶𝑧) < 𝑆 ∨ 𝑅 < 𝑆)))
31	12, 20, 30	3bitr4d 220	. . 3 ⊢ ((((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑃𝐷𝑧) < 𝑆 ↔ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆))
32	31	rabbidva 2725	. 2 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) < 𝑆} = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆})
33	17	bdxmet 13668	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
34	33	adantr 276	. . 3 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
35		blval 13556	. . 3 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑆) = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) < 𝑆})
36	34, 5, 1, 35	syl3anc 1238	. 2 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑆) = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) < 𝑆})
37		blval 13556	. . 3 ⊢ ((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ*) → (𝑃(ball‘𝐶)𝑆) = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆})
38	3, 5, 1, 37	syl3anc 1238	. 2 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → (𝑃(ball‘𝐶)𝑆) = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐶𝑧) < 𝑆})
39	32, 36, 38	3eqtr4d 2220	1 ⊢ (((𝐶 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑅 ∈ ℝ* ∧ 0 < 𝑅) ∧ (𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑆 ∈ ℝ* ∧ 𝑆 ≤ 𝑅)) → (𝑃(ball‘𝐷)𝑆) = (𝑃(ball‘𝐶)𝑆))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 708   ∧ w3a 978   = wceq 1353   ∈ wcel 2148  {crab 2459  {cpr 3592   class class class wbr 4000   × cxp 4621  ⟶wf 5208  ‘cfv 5212  (class class class)co 5869   ∈ cmpo 5871  infcinf 6976  0cc0 7802  ℝ^*cxr 7981   < clt 7982   ≤ cle 7983  ∞Metcxmet 13147  ballcbl 13149

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-isom 5221  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-map 6644  df-sup 6977  df-inf 6978  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-rp 9641  df-xneg 9759  df-xadd 9760  df-icc 9882  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992  df-psmet 13154  df-xmet 13155  df-bl 13157

This theorem is referenced by:  bdmopn  13671