Theorem tgioo 15348

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 15343	. . 3 ⊢ 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3		tgioo.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
4	3	mopnval 15236	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷)))
5	2, 4	ax-mp 5	. 2 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷))
6		blex 15181	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (ball‘𝐷) ∈ V)
7	2, 6	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ (ball‘𝐷) ∈ V
8	7	rnex 5006	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ∈ V
9	1	blssioo 15347	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
10		elssuni 3926	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ∪ ran (,))
11		unirnioo 10252	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ ran (,)
12	10, 11	sseqtrrdi 3277	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ℝ)
13		retopbas 15317	. . . . . . . . . 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 3228	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ ℝ)
17		1re 8221	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ
18	1	bl2ioo 15344	. . . . . . . . . . . 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 8488	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
21	20	rexrd 8271	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ*)
22		peano2re 8357	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
23	22	rexrd 8271	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
24		ioorebasg 10254	. . . . . . . . . . . 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 2308	. . . . . . . . . 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 9936	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ+
30		blcntr 15210	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
31	2, 29, 30	mp3an13 1365	. . . . . . . . . . 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 3394	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))
34		basis2 14842	. . . . . . . . 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 1275	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
36		ioof 10250	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
37		ffn 5489	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
38		ovelrn 6181	. . . . . . . . . . 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 2295	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏)))
41		sseq1 3251	. . . . . . . . . . . . . . 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 3430	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)
44		sstr 3236	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10191	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3266	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
51		dfss 3215	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10206	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11900	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2264	. . . . . . . . . . . . . . . . 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 8278	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11875	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 8271	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ*)
70		xrmincl 11889	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10062	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 11877	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10090	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2310	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < )(,)inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < )))
81		eliooxr 10206	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2820	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10566	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10100	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1282	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → sup({𝑎, (𝑥 − 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
89		mnfle 10071	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10089	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ))
92		xrmin2inf 11891	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 10099	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 1275	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → inf({𝑏, (𝑥 + 1)}, ℝ*, < ) ∈ ℝ)
96	1	ioo2blex 15346	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2308	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷))
99		inss1 3429	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣
100		sstr 3236	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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 3251	. . . . . . . . . . . . . . . . . 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 2911	. . . . . . . . . . . . . . . 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 1272	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣))
107		blssex 15224	. . . . . . . . . . . . . . . 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	biimtrdi 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 2657	. . . . . . . . . . 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 2646	. . . . . . . 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 2606	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
118	3	elmopn2 15243	. . . . . . 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 3232	. . . 4 ⊢ ran (,) ⊆ 𝐽
122	121, 5	sseqtri 3262	. . 3 ⊢ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))
123		2basgeng 14876	. . 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 1374	. 2 ⊢ (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,))
125	5, 124	eqtr2i 2253	1 ⊢ (topGen‘ran (,)) = 𝐽

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1398  ∃wex 1541   ∈ wcel 2202  ∀wral 2511  ∃wrex 2512  Vcvv 2803   ∩ cin 3200   ⊆ wss 3201  𝒫 cpw 3656  {cpr 3674  ∪ cuni 3898   class class class wbr 4093   × cxp 4729  ran crn 4732   ↾ cres 4733   ∘ ccom 4735   Fn wfn 5328  ⟶wf 5329  ‘cfv 5333  (class class class)co 6028  supcsup 7224  infcinf 7225  ℝcr 8074  1c1 8076   + caddc 8078  -∞cmnf 8254  ℝ^*cxr 8255   < clt 8256   ≤ cle 8257   − cmin 8392  ℝ⁺crp 9932  (,)cioo 10167  abscabs 11620  topGenctg 13400  ∞Metcxmet 14615  ballcbl 14617  MetOpencmopn 14620  TopBasesctb 14836

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194  ax-caucvg 8195

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-isom 5342  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-map 6862  df-sup 7226  df-inf 7227  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-div 8895  df-inn 9186  df-2 9244  df-3 9245  df-4 9246  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-q 9898  df-rp 9933  df-xneg 10051  df-xadd 10052  df-ioo 10171  df-seqfrec 10756  df-exp 10847  df-cj 11465  df-re 11466  df-im 11467  df-rsqrt 11621  df-abs 11622  df-topgen 13406  df-psmet 14622  df-xmet 14623  df-met 14624  df-bl 14625  df-mopn 14626  df-top 14792  df-bases 14837

This theorem is referenced by:  resubmet  15350  tgioo2cntop  15351  tgioo2  15353