ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  tgioo GIF version

Theorem tgioo 12752
Description: The topology generated by open intervals of reals is the same as the open sets of the standard metric space on the reals. (Contributed by NM, 7-May-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 13-Nov-2013.)
Hypotheses
Ref Expression
remet.1 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
tgioo.2 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
Assertion
Ref Expression
tgioo (topGen‘ran (,)) = 𝐽

Proof of Theorem tgioo
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 𝑎 𝑏 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 remet.1 . . . 4 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
21rexmet 12747 . . 3 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3 tgioo.2 . . . 4 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
43mopnval 12648 . . 3 (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷)))
52, 4ax-mp 5 . 2 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷))
6 blex 12593 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (ball‘𝐷) ∈ V)
72, 6ax-mp 5 . . . 4 (ball‘𝐷) ∈ V
87rnex 4813 . . 3 ran (ball‘𝐷) ∈ V
91blssioo 12751 . . 3 ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
10 elssuni 3771 . . . . . . 7 (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ran (,))
11 unirnioo 9785 . . . . . . 7 ℝ = ran (,)
1210, 11sseqtrrdi 3150 . . . . . 6 (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ℝ)
13 retopbas 12729 . . . . . . . . . 10 ran (,) ∈ TopBases
1413a1i 9 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → ran (,) ∈ TopBases)
15 simpl 108 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → 𝑣 ∈ ran (,))
1612sselda 3101 . . . . . . . . . 10 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → 𝑥 ∈ ℝ)
17 1re 7788 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ
181bl2ioo 12748 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
1917, 18mpan2 422 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
20 peano2rem 8052 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
2120rexrd 7838 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ*)
22 peano2re 7921 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
2322rexrd 7838 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
24 ioorebasg 9787 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 − 1) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*) → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
2521, 23, 24syl2anc 409 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
2619, 25eqeltrd 2217 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
2716, 26syl 14 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
28 simpr 109 . . . . . . . . . 10 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → 𝑥𝑣)
29 1rp 9473 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ+
30 blcntr 12622 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
312, 29, 30mp3an13 1307 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
3216, 31syl 14 . . . . . . . . . 10 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
3328, 32elind 3265 . . . . . . . . 9 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))
34 basis2 12252 . . . . . . . . 9 (((ran (,) ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ ran (,)) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
3514, 15, 27, 33, 34syl22anc 1218 . . . . . . . 8 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
36 ioof 9783 . . . . . . . . . . 11 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
37 ffn 5279 . . . . . . . . . . 11 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
38 ovelrn 5926 . . . . . . . . . . 11 ((,) Fn (ℝ* × ℝ*) → (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏)))
3936, 37, 38mp2b 8 . . . . . . . . . 10 (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏))
40 eleq2 2204 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑥𝑧𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏)))
41 sseq1 3124 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
4240, 41anbi12d 465 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))))
43 inss2 3301 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)
44 sstr 3109 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
4543, 44mpan2 422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
4645adantl 275 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
47 elioore 9724 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → 𝑥 ∈ ℝ)
4847adantr 274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ ℝ)
4948, 19syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
5046, 49sseqtrd 3139 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
51 dfss 3089 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
5250, 51sylib 121 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
53 eliooxr 9739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*))
5421, 23jca 304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*))
5547, 54syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*))
56 iooinsup 11077 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) ∧ ((𝑥 − 1) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
5753, 55, 56syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
5857adantr 274 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
5952, 58eqtrd 2173 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) = (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
60 mnfxr 7845 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 -∞ ∈ ℝ*
6160a1i 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ∈ ℝ*)
6253adantr 274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*))
6362simpld 111 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑎 ∈ ℝ*)
6448, 21syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ*)
65 xrmaxcl 11052 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ*) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
6663, 64, 65syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
6762simprd 113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑏 ∈ ℝ*)
6848, 22syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
6968rexrd 7838 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
70 xrmincl 11066 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
7167, 69, 70syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
7247, 20syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
7372adantr 274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
74 mnflt 9598 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 − 1) ∈ ℝ → -∞ < (𝑥 − 1))
7573, 74syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < (𝑥 − 1))
76 xrmax2sup 11054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑎 ∈ ℝ* ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ*) → (𝑥 − 1) ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ))
7763, 64, 76syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ))
7861, 64, 66, 75, 77xrltletrd 9623 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ))
79 simpl 108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏))
8079, 59eleqtrd 2219 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
81 eliooxr 9739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) → (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*))
82 elex2 2705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) → ∃𝑤 𝑤 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
83 ioom 10068 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*) → (∃𝑤 𝑤 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) ↔ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
8482, 83syl5ib 153 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*) → (𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
8581, 84mpcom 36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))
8680, 85syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))
87 xrre2 9633 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((-∞ ∈ ℝ* ∧ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ*) ∧ (-∞ < sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∧ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
8861, 66, 71, 78, 86, 87syl32anc 1225 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
89 mnfle 9607 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* → -∞ ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ))
9066, 89syl 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ))
9161, 66, 71, 90, 86xrlelttrd 9622 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))
92 xrmin2inf 11068 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑏 ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ*) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ≤ (𝑥 + 1))
9367, 69, 92syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ≤ (𝑥 + 1))
94 xrre 9632 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ≤ (𝑥 + 1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
9571, 68, 91, 93, 94syl22anc 1218 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
961ioo2blex 12750 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ ∧ inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ) → (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) ∈ ran (ball‘𝐷))
9788, 95, 96syl2anc 409 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )) ∈ ran (ball‘𝐷))
9859, 97eqeltrd 2217 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷))
99 inss1 3300 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣
100 sstr 3109 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
10199, 100mpan2 422 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
102101adantl 275 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
103 sseq1 3124 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧𝑣 ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣))
10440, 103anbi12d 465 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥𝑧𝑧𝑣) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)))
105104rspcev 2792 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥𝑧𝑧𝑣))
10698, 79, 102, 105syl12anc 1215 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥𝑧𝑧𝑣))
107 blssex 12636 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥𝑧𝑧𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
1082, 48, 107sylancr 411 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥𝑧𝑧𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
109106, 108mpbid 146 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
11042, 109syl6bi 162 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
111110a1i 9 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ*) → (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
112111rexlimivv 2558 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
113112imp 123 . . . . . . . . . 10 ((∃𝑎 ∈ ℝ*𝑏 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
11439, 113sylanb 282 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ ran (,) ∧ (𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
115114rexlimiva 2547 . . . . . . . 8 (∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥𝑧𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
11635, 115syl 14 . . . . . . 7 ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥𝑣) → ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
117116ralrimiva 2508 . . . . . 6 (𝑣 ∈ ran (,) → ∀𝑥𝑣𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
1183elmopn2 12655 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (𝑣𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥𝑣𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
1192, 118ax-mp 5 . . . . . 6 (𝑣𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥𝑣𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
12012, 117, 119sylanbrc 414 . . . . 5 (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣𝐽)
121120ssriv 3105 . . . 4 ran (,) ⊆ 𝐽
122121, 5sseqtri 3135 . . 3 ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))
123 2basgeng 12288 . . 3 ((ran (ball‘𝐷) ∈ V ∧ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,) ∧ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))) → (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,)))
1248, 9, 122, 123mp3an 1316 . 2 (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,))
1255, 124eqtr2i 2162 1 (topGen‘ran (,)) = 𝐽
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 103  wb 104   = wceq 1332  wex 1469  wcel 1481  wral 2417  wrex 2418  Vcvv 2689  cin 3074  wss 3075  𝒫 cpw 3514  {cpr 3532   cuni 3743   class class class wbr 3936   × cxp 4544  ran crn 4547  cres 4548  ccom 4550   Fn wfn 5125  wf 5126  cfv 5130  (class class class)co 5781  supcsup 6876  infcinf 6877  cr 7642  1c1 7644   + caddc 7646  -∞cmnf 7821  *cxr 7822   < clt 7823  cle 7824  cmin 7956  +crp 9469  (,)cioo 9700  abscabs 10800  topGenctg 12172  ∞Metcxmet 12186  ballcbl 12188  MetOpencmopn 12191  TopBasesctb 12246
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 1424  ax-7 1425  ax-gen 1426  ax-ie1 1470  ax-ie2 1471  ax-8 1483  ax-10 1484  ax-11 1485  ax-i12 1486  ax-bndl 1487  ax-4 1488  ax-13 1492  ax-14 1493  ax-17 1507  ax-i9 1511  ax-ial 1515  ax-i5r 1516  ax-ext 2122  ax-coll 4050  ax-sep 4053  ax-nul 4061  ax-pow 4105  ax-pr 4138  ax-un 4362  ax-setind 4459  ax-iinf 4509  ax-cnex 7734  ax-resscn 7735  ax-1cn 7736  ax-1re 7737  ax-icn 7738  ax-addcl 7739  ax-addrcl 7740  ax-mulcl 7741  ax-mulrcl 7742  ax-addcom 7743  ax-mulcom 7744  ax-addass 7745  ax-mulass 7746  ax-distr 7747  ax-i2m1 7748  ax-0lt1 7749  ax-1rid 7750  ax-0id 7751  ax-rnegex 7752  ax-precex 7753  ax-cnre 7754  ax-pre-ltirr 7755  ax-pre-ltwlin 7756  ax-pre-lttrn 7757  ax-pre-apti 7758  ax-pre-ltadd 7759  ax-pre-mulgt0 7760  ax-pre-mulext 7761  ax-arch 7762  ax-caucvg 7763
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 817  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1335  df-fal 1338  df-nf 1438  df-sb 1737  df-eu 2003  df-mo 2004  df-clab 2127  df-cleq 2133  df-clel 2136  df-nfc 2271  df-ne 2310  df-nel 2405  df-ral 2422  df-rex 2423  df-reu 2424  df-rmo 2425  df-rab 2426  df-v 2691  df-sbc 2913  df-csb 3007  df-dif 3077  df-un 3079  df-in 3081  df-ss 3088  df-nul 3368  df-if 3479  df-pw 3516  df-sn 3537  df-pr 3538  df-op 3540  df-uni 3744  df-int 3779  df-iun 3822  df-br 3937  df-opab 3997  df-mpt 3998  df-tr 4034  df-id 4222  df-po 4225  df-iso 4226  df-iord 4295  df-on 4297  df-ilim 4298  df-suc 4300  df-iom 4512  df-xp 4552  df-rel 4553  df-cnv 4554  df-co 4555  df-dm 4556  df-rn 4557  df-res 4558  df-ima 4559  df-iota 5095  df-fun 5132  df-fn 5133  df-f 5134  df-f1 5135  df-fo 5136  df-f1o 5137  df-fv 5138  df-isom 5139  df-riota 5737  df-ov 5784  df-oprab 5785  df-mpo 5786  df-1st 6045  df-2nd 6046  df-recs 6209  df-frec 6295  df-map 6551  df-sup 6878  df-inf 6879  df-pnf 7825  df-mnf 7826  df-xr 7827  df-ltxr 7828  df-le 7829  df-sub 7958  df-neg 7959  df-reap 8360  df-ap 8367  df-div 8456  df-inn 8744  df-2 8802  df-3 8803  df-4 8804  df-n0 9001  df-z 9078  df-uz 9350  df-q 9438  df-rp 9470  df-xneg 9588  df-xadd 9589  df-ioo 9704  df-seqfrec 10249  df-exp 10323  df-cj 10645  df-re 10646  df-im 10647  df-rsqrt 10801  df-abs 10802  df-topgen 12178  df-psmet 12193  df-xmet 12194  df-met 12195  df-bl 12196  df-mopn 12197  df-top 12202  df-bases 12247
This theorem is referenced by:  resubmet  12754  tgioo2cntop  12755
  Copyright terms: Public domain W3C validator