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Theorem tgioo 14016

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		remet.1	. . . 4 ⊢ 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
2	1	rexmet 14011	. . 3 ⊢ 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3		tgioo.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
4	3	mopnval 13912	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷)))
5	2, 4	ax-mp 5	. 2 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷))
6		blex 13857	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (ball‘𝐷) ∈ V)
7	2, 6	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (ball‘𝐷) ∈ V
8	7	rnex 4894	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ∈ V
9	1	blssioo 14015	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
10		elssuni 3837	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ∪ ran (,))
11		unirnioo 9972	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ ran (,)
12	10, 11	sseqtrrdi 3204	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ℝ)
13		retopbas 13993	. . . . . . . . . 10 ⊢ ran (,) ∈ TopBases
14	13	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ran (,) ∈ TopBases)
15		simpl 109	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑣 ∈ ran (,))
16	12	sselda 3155	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ ℝ)
17		1re 7955	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ
18	1	bl2ioo 14012	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
19	17, 18	mpan2 425	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
20		peano2rem 8223	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
21	20	rexrd 8006	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ^*)
22		peano2re 8092	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
23	22	rexrd 8006	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*)
24		ioorebasg 9974	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑥 − 1) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*) → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
25	21, 23, 24	syl2anc 411	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
26	19, 25	eqeltrd 2254	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
27	16, 26	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
28		simpr 110	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ 𝑣)
29		1rp 9656	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ⁺
30		blcntr 13886	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ⁺) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
31	2, 29, 30	mp3an13 1328	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
32	16, 31	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
33	28, 32	elind 3320	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))
34		basis2 13518	. . . . . . . . 9 ⊢ (((ran (,) ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ ran (,)) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
35	14, 15, 27, 33, 34	syl22anc 1239	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
36		ioof 9970	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (,):(ℝ^* × ℝ^*)⟶𝒫 ℝ
37		ffn 5365	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((,):(ℝ^* × ℝ^)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ^ × ℝ^*))
38		ovelrn 6022	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((,) Fn (ℝ^* × ℝ^) → (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ^ ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏)))
39	36, 37, 38	mp2b 8	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏))
40		eleq2 2241	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏)))
41		sseq1 3178	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
42	40, 41	anbi12d 473	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))))
43		inss2 3356	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)
44		sstr 3163	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
45	43, 44	mpan2 425	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
46	45	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
47		elioore 9911	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → 𝑥 ∈ ℝ)
48	47	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ ℝ)
49	48, 19	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
50	46, 49	sseqtrd 3193	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
51		dfss 3143	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
52	50, 51	sylib 122	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
53		eliooxr 9926	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*))
54	21, 23	jca 306	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*))
55	47, 54	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*))
56		iooinsup 11284	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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^*, < )))
57	53, 55, 56	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < )))
58	57	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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^, < )))
59	52, 58	eqtrd 2210	. . . . . . . . . . . . . . . . 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 8013	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ -∞ ∈ ℝ^*
61	60	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ∈ ℝ^*)
62	53	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*))
63	62	simpld 112	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑎 ∈ ℝ^*)
64	48, 21	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ^*)
65		xrmaxcl 11259	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ^) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ) ∈ ℝ^*)
66	63, 64, 65	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ) ∈ ℝ^)
67	62	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑏 ∈ ℝ^*)
68	48, 22	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
69	68	rexrd 8006	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*)
70		xrmincl 11273	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑏 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < ) ∈ ℝ^*)
71	67, 69, 70	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < ) ∈ ℝ^)
72	47, 20	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
73	72	adantr 276	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
74		mnflt 9782	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 − 1) ∈ ℝ → -∞ < (𝑥 − 1))
75	73, 74	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < (𝑥 − 1))
76		xrmax2sup 11261	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ^) → (𝑥 − 1) ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ))
77	63, 64, 76	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^*, < ))
78	61, 64, 66, 75, 77	xrltletrd 9810	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^*, < ))
79		simpl 109	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏))
80	79, 59	eleqtrd 2256	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < )))
81		eliooxr 9926	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2753	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10260	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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^, < )))
84	82, 83	imbitrid 154	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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^, < )))
85	81, 84	mpcom 36	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < )) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < ))
86	80, 85	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ) < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < ))
87		xrre2 9820	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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)
88	61, 66, 71, 78, 86, 87	syl32anc 1246	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^*, < ) ∈ ℝ)
89		mnfle 9791	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < ) ∈ ℝ^ → -∞ ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^*, < ))
90	66, 89	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ≤ sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^*, < ))
91	61, 66, 71, 90, 86	xrlelttrd 9809	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^*, < ))
92		xrmin2inf 11275	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑏 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < ) ≤ (𝑥 + 1))
93	67, 69, 92	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^*, < ) ≤ (𝑥 + 1))
94		xrre 9819	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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)
95	71, 68, 91, 93, 94	syl22anc 1239	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^*, < ) ∈ ℝ)
96	1	ioo2blex 14014	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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))
97	88, 95, 96	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ^, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ^, < )) ∈ ran (ball‘𝐷))
98	59, 97	eqeltrd 2254	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷))
99		inss1 3355	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣
100		sstr 3163	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
101	99, 100	mpan2 425	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
102	101	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
103		sseq1 3178	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧 ⊆ 𝑣 ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣))
104	40, 103	anbi12d 473	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)))
105	104	rspcev 2841	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣))
106	98, 79, 102, 105	syl12anc 1236	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣))
107		blssex 13900	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
108	2, 48, 107	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
109	106, 108	mpbid 147	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
110	42, 109	syl6bi 163	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
111	110	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*) → (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
112	111	rexlimivv 2600	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
113	112	imp 124	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
114	39, 113	sylanb 284	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ ran (,) ∧ (𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
115	114	rexlimiva 2589	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
116	35, 115	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
117	116	ralrimiva 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
118	3	elmopn2 13919	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (𝑣 ∈ 𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
119	2, 118	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ 𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
120	12, 117, 119	sylanbrc 417	. . . . 5 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ∈ 𝐽)
121	120	ssriv 3159	. . . 4 ⊢ ran (,) ⊆ 𝐽
122	121, 5	sseqtri 3189	. . 3 ⊢ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))
123		2basgeng 13552	. . 3 ⊢ ((ran (ball‘𝐷) ∈ V ∧ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,) ∧ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))) → (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,)))
124	8, 9, 122, 123	mp3an 1337	. 2 ⊢ (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,))
125	5, 124	eqtr2i 2199	1 ⊢ (topGen‘ran (,)) = 𝐽

Colors of variables: wff set class

Syntax hints: → wi 4 ∧ wa 104 ↔ wb 105 = wceq 1353 ∃wex 1492 ∈ wcel 2148 ∀wral 2455 ∃wrex 2456 Vcvv 2737 ∩ cin 3128 ⊆ wss 3129 𝒫 cpw 3575 {cpr 3593 ∪ cuni 3809 class class class wbr 4003 × cxp 4624 ran crn 4627 ↾ cres 4628 ∘ ccom 4630 Fn wfn 5211 ⟶wf 5212 ‘cfv 5216 (class class class)co 5874 supcsup 6980 infcinf 6981 ℝcr 7809 1c1 7811 + caddc 7813 -∞cmnf 7989 ℝ^*cxr 7990 < clt 7991 ≤ cle 7992 − cmin 8127 ℝ⁺crp 9652 (,)cioo 9887 abscabs 11005 topGenctg 12702 ∞Metcxmet 13410 ballcbl 13412 MetOpencmopn 13415 TopBasesctb 13512

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-stab 831 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-q 9619 df-rp 9653 df-xneg 9771 df-xadd 9772 df-ioo 9891 df-seqfrec 10445 df-exp 10519 df-cj 10850 df-re 10851 df-im 10852 df-rsqrt 11006 df-abs 11007 df-topgen 12708 df-psmet 13417 df-xmet 13418 df-met 13419 df-bl 13420 df-mopn 13421 df-top 13468 df-bases 13513

This theorem is referenced by: resubmet 14018 tgioo2cntop 14019

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