Theorem blbas 14410

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 14409	. . . . . 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 527	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3		elinel1 3336	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) → 𝑧 ∈ 𝑥)
4		elunii 3829	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
5	3, 4	sylan 283	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
6	5	ad2ant2lr 510	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
7		unirnbl 14400	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
8	7	ad2antrr 488	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
9	6, 8	eleqtrd 2268	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ 𝑋)
10		blssex 14407	. . . . . . 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 411	. . . . . 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 167	. . . . 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 115	. . . 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 2570	. . 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 2571	. 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 14364	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → (ball‘𝐷) ∈ V)
17		rnexg 4910	. . 3 ⊢ ((ball‘𝐷) ∈ V → ran (ball‘𝐷) ∈ V)
18		isbasis2g 14022	. . 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 167	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1364   ∈ wcel 2160  ∀wral 2468  ∃wrex 2469  Vcvv 2752   ∩ cin 3143   ⊆ wss 3144  ∪ cuni 3824  ran crn 4645  ‘cfv 5235  (class class class)co 5897  ℝ⁺crp 9685  ∞Metcxmet 13866  ballcbl 13868  TopBasesctb 14019

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2162  ax-14 2163  ax-ext 2171  ax-coll 4133  ax-sep 4136  ax-nul 4144  ax-pow 4192  ax-pr 4227  ax-un 4451  ax-setind 4554  ax-iinf 4605  ax-cnex 7933  ax-resscn 7934  ax-1cn 7935  ax-1re 7936  ax-icn 7937  ax-addcl 7938  ax-addrcl 7939  ax-mulcl 7940  ax-mulrcl 7941  ax-addcom 7942  ax-mulcom 7943  ax-addass 7944  ax-mulass 7945  ax-distr 7946  ax-i2m1 7947  ax-0lt1 7948  ax-1rid 7949  ax-0id 7950  ax-rnegex 7951  ax-precex 7952  ax-cnre 7953  ax-pre-ltirr 7954  ax-pre-ltwlin 7955  ax-pre-lttrn 7956  ax-pre-apti 7957  ax-pre-ltadd 7958  ax-pre-mulgt0 7959  ax-pre-mulext 7960  ax-arch 7961  ax-caucvg 7962

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2041  df-mo 2042  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ne 2361  df-nel 2456  df-ral 2473  df-rex 2474  df-reu 2475  df-rmo 2476  df-rab 2477  df-v 2754  df-sbc 2978  df-csb 3073  df-dif 3146  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-nul 3438  df-if 3550  df-pw 3592  df-sn 3613  df-pr 3614  df-op 3616  df-uni 3825  df-int 3860  df-iun 3903  df-br 4019  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-tr 4117  df-id 4311  df-po 4314  df-iso 4315  df-iord 4384  df-on 4386  df-ilim 4387  df-suc 4389  df-iom 4608  df-xp 4650  df-rel 4651  df-cnv 4652  df-co 4653  df-dm 4654  df-rn 4655  df-res 4656  df-ima 4657  df-iota 5196  df-fun 5237  df-fn 5238  df-f 5239  df-f1 5240  df-fo 5241  df-f1o 5242  df-fv 5243  df-isom 5244  df-riota 5852  df-ov 5900  df-oprab 5901  df-mpo 5902  df-1st 6166  df-2nd 6167  df-recs 6331  df-frec 6417  df-map 6677  df-sup 7014  df-inf 7015  df-pnf 8025  df-mnf 8026  df-xr 8027  df-ltxr 8028  df-le 8029  df-sub 8161  df-neg 8162  df-reap 8563  df-ap 8570  df-div 8661  df-inn 8951  df-2 9009  df-3 9010  df-4 9011  df-n0 9208  df-z 9285  df-uz 9560  df-q 9652  df-rp 9686  df-xneg 9804  df-xadd 9805  df-seqfrec 10479  df-exp 10554  df-cj 10886  df-re 10887  df-im 10888  df-rsqrt 11042  df-abs 11043  df-psmet 13873  df-xmet 13874  df-bl 13876  df-bases 14020

This theorem is referenced by:  mopnval  14419  mopntopon  14420  elmopn  14423  blssopn  14462  metss  14471