Theorem bdbl 13939

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 13788	. . . . . 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 11279	. . . . 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 13786	. . . . . . . . 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 13936	. . . . . 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 4013	. . . 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 8021	. . . . . . . . 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 13937	. . . 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 13825	. . 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 13825	. . 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 3593   class class class wbr 4003   × cxp 4624  ⟶wf 5212  ‘cfv 5216  (class class class)co 5874   ∈ cmpo 5876  infcinf 6981  0cc0 7810  ℝ^*cxr 7990   < clt 7991   ≤ cle 7992  ∞Metcxmet 13376  ballcbl 13378

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 4118  ax-sep 4121  ax-nul 4129  ax-pow 4174  ax-pr 4209  ax-un 4433  ax-setind 4536  ax-iinf 4587  ax-cnex 7901  ax-resscn 7902  ax-1cn 7903  ax-1re 7904  ax-icn 7905  ax-addcl 7906  ax-addrcl 7907  ax-mulcl 7908  ax-mulrcl 7909  ax-addcom 7910  ax-mulcom 7911  ax-addass 7912  ax-mulass 7913  ax-distr 7914  ax-i2m1 7915  ax-0lt1 7916  ax-1rid 7917  ax-0id 7918  ax-rnegex 7919  ax-precex 7920  ax-cnre 7921  ax-pre-ltirr 7922  ax-pre-ltwlin 7923  ax-pre-lttrn 7924  ax-pre-apti 7925  ax-pre-ltadd 7926  ax-pre-mulgt0 7927  ax-pre-mulext 7928  ax-arch 7929  ax-caucvg 7930

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 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3810  df-int 3845  df-iun 3888  df-br 4004  df-opab 4065  df-mpt 4066  df-tr 4102  df-id 4293  df-po 4296  df-iso 4297  df-iord 4366  df-on 4368  df-ilim 4369  df-suc 4371  df-iom 4590  df-xp 4632  df-rel 4633  df-cnv 4634  df-co 4635  df-dm 4636  df-rn 4637  df-res 4638  df-ima 4639  df-iota 5178  df-fun 5218  df-fn 5219  df-f 5220  df-f1 5221  df-fo 5222  df-f1o 5223  df-fv 5224  df-isom 5225  df-riota 5830  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpo 5879  df-1st 6140  df-2nd 6141  df-recs 6305  df-frec 6391  df-map 6649  df-sup 6982  df-inf 6983  df-pnf 7993  df-mnf 7994  df-xr 7995  df-ltxr 7996  df-le 7997  df-sub 8129  df-neg 8130  df-reap 8531  df-ap 8538  df-div 8629  df-inn 8919  df-2 8977  df-3 8978  df-4 8979  df-n0 9176  df-z 9253  df-uz 9528  df-rp 9653  df-xneg 9771  df-xadd 9772  df-icc 9894  df-seqfrec 10445  df-exp 10519  df-cj 10850  df-re 10851  df-im 10852  df-rsqrt 11006  df-abs 11007  df-psmet 13383  df-xmet 13384  df-bl 13386

This theorem is referenced by:  bdmopn  13940