Theorem tgioo 13713

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 13708	. . 3 ⊢ 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3		tgioo.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
4	3	mopnval 13609	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷)))
5	2, 4	ax-mp 5	. 2 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷))
6		blex 13554	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (ball‘𝐷) ∈ V)
7	2, 6	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (ball‘𝐷) ∈ V
8	7	rnex 4890	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ∈ V
9	1	blssioo 13712	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
10		elssuni 3835	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ∪ ran (,))
11		unirnioo 9960	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ ran (,)
12	10, 11	sseqtrrdi 3204	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ℝ)
13		retopbas 13690	. . . . . . . . . 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 7947	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ
18	1	bl2ioo 13709	. . . . . . . . . . . 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 8214	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
21	20	rexrd 7997	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ*)
22		peano2re 8083	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
23	22	rexrd 7997	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
24		ioorebasg 9962	. . . . . . . . . . . 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 9644	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ+
30		blcntr 13583	. . . . . . . . . . . 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 13213	. . . . . . . . 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 9958	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
37		ffn 5361	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
38		ovelrn 6017	. . . . . . . . . . 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 9899	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9914	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11269	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 8004	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11244	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 7997	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
70		xrmincl 11258	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9770	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11246	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9798	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9914	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10247	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9808	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9779	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9797	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))
92		xrmin2inf 11260	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 9807	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13711	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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 13597	. . . . . . . . . . . . . . . 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 13616	. . . . . . 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 13249	. . 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

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 3574  {cpr 3592  ∪ cuni 3807   class class class wbr 4000   × cxp 4621  ran crn 4624   ↾ cres 4625   ∘ ccom 4627   Fn wfn 5207  ⟶wf 5208  ‘cfv 5212  (class class class)co 5869  supcsup 6975  infcinf 6976  ℝcr 7801  1c1 7803   + caddc 7805  -∞cmnf 7980  ℝ^*cxr 7981   < clt 7982   ≤ cle 7983   − cmin 8118  ℝ⁺crp 9640  (,)cioo 9875  abscabs 10990  topGenctg 12651  ∞Metcxmet 13147  ballcbl 13149  MetOpencmopn 13152  TopBasesctb 13207

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 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922

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 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-isom 5221  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-map 6644  df-sup 6977  df-inf 6978  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-q 9609  df-rp 9641  df-xneg 9759  df-xadd 9760  df-ioo 9879  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992  df-topgen 12657  df-psmet 13154  df-xmet 13155  df-met 13156  df-bl 13157  df-mopn 13158  df-top 13163  df-bases 13208

This theorem is referenced by:  resubmet  13715  tgioo2cntop  13716