Theorem blbas 24750

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 24749	. . . . . 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 779	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
3		elinel1 4098	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) → 𝑧 ∈ 𝑥)
4		elunii 4871	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝑥 ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
5	3, 4	sylan 592	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦) ∧ 𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷)) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
6	5	ad2ant2lr 761	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ ∪ ran (ball‘𝐷))
7		unirnbl 24740	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
8	7	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → ∪ ran (ball‘𝐷) = 𝑋)
9	6, 8	eleqtrd 2862	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑧 ∈ (𝑥 ∩ 𝑦)) ∧ (𝑥 ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ 𝑦 ∈ ran (ball‘𝐷))) → 𝑧 ∈ 𝑋)
10		blssex 24747	. . . . . . 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 596	. . . . . 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 260	. . . . 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 418	. . . 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 3162	. . 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 3203	. 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		fvex 6898	. . . 4 ⊢ (ball‘𝐷) ∈ V
17	16	rnex 7922	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ∈ V
18		isbasis2g 23267	. . 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	17, 18	ax-mp 5	. 2 ⊢ (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	sylibr 237	1 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ran (ball‘𝐷) ∈ TopBases)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∩ cin 4089  ∪ cuni 4866  ran crn 5651  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝ⁺crp 13121  ∞Metcxmet 21664  ballcbl 21666  TopBasesctb 23264

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278  ax-pre-sup 11279

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-er 8718  df-map 8850  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-sup 9435  df-inf 9436  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-div 11975  df-nn 12337  df-2 12406  df-n0 12608  df-z 12695  df-uz 12967  df-q 13077  df-rp 13122  df-xneg 13242  df-xadd 13243  df-xmul 13244  df-psmet 21671  df-xmet 21672  df-bl 21674  df-bases 23265

This theorem is used by:  mopntopon  24759  elmopn  24762  imasf1oxms  24809  blssopn  24815  metss  24828