Theorem blbas 13073

Description: The balls of a metric space form a basis for a topology. (Contributed by NM, 12-Sep-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Jan-2014.)

Assertion

Ref	Expression
blbas	⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases)

Proof of Theorem blbas

Dummy variables 𝑥 𝑟 𝑏 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		blin2 13072	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑧(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))
2		simpll 519	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3		elinel1 3308	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) → 𝑧 ∈ 𝑥)
4		elunii 3794	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
5	3, 4	sylan 281	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
6	5	ad2ant2lr 502	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
7		unirnbl 13063	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
8	7	ad2antrr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
9	6, 8	eleqtrd 2245	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ 𝑋)
10		blssex 13070	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑧(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
11	2, 9, 10	syl2anc 409	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → (∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)) ↔ ∃𝑟 ∈ ℝ+ (𝑧(ball‘𝐷)𝑟) ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
12	1, 11	mpbird 166	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → ∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
13	12	ex 114	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) → ((𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷)) → ∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))))
14	13	ralrimdva 2546	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ((𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷)) → ∀𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))))
15	14	ralrimivv 2547	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∀𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦)))
16		blex 13027	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (ball‘𝐷) ∈ V)
17		rnexg 4869	. . 3 ⊢ ((ball‘𝐷) ∈ V → ran (ball‘𝐷) ∈ V)
18		isbasis2g 12683	. . 3 ⊢ (ran (ball‘𝐷) ∈ V → (ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases ↔ ∀𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))))
19	16, 17, 18	3syl 17	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases ↔ ∀𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷)∀𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)∃𝑏 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑧 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ (𝑥 ∩ 𝑦))))
20	15, 19	mpbird 166	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   = wceq 1343   ∈ wcel 2136  ∀wral 2444  ∃wrex 2445  Vcvv 2726   ∩ cin 3115   ⊆ wss 3116  ∪ cuni 3789  ran crn 4605  ‘cfv 5188  (class class class)co 5842  ℝ⁺crp 9589  ∞Metcxmet 12620  ballcbl 12622  TopBasesctb 12680

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-psmet 12627  df-xmet 12628  df-bl 12630  df-bases 12681

This theorem is referenced by:  mopnval  13082  mopntopon  13083  elmopn  13086  blssopn  13125  metss  13134