MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  blcld Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem blcld 23032
Description: A "closed ball" in a metric space is actually closed. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Dec-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 24-Aug-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
mopni.1 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
blcld.3 𝑆 = {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅}
Assertion
Ref Expression
blcld ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
Distinct variable groups:   𝑧,𝐷   𝑧,𝑅   𝑧,𝑃   𝑧,𝑋
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑧)   𝐽(𝑧)

Proof of Theorem blcld
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mopni.1 . . . . . 6 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
21mopnuni 22968 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
323ad2ant1 1127 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑋 = 𝐽)
43difeq1d 4101 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) = ( 𝐽𝑆))
5 difssd 4112 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ⊆ 𝑋)
6 simpl3 1187 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
7 simpl1 1185 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 simpl2 1186 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑃𝑋)
9 eldifi 4106 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → 𝑦𝑋)
109adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑦𝑋)
11 xmetcl 22858 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑦𝑋) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
127, 8, 10, 11syl3anc 1365 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
13 eldif 3949 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆))
14 oveq2 7159 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑦 → (𝑃𝐷𝑧) = (𝑃𝐷𝑦))
1514breq1d 5072 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑦 → ((𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅 ↔ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
16 blcld.3 . . . . . . . . . . . . 13 𝑆 = {𝑧𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≤ 𝑅}
1715, 16elrab2 3686 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦𝑆 ↔ (𝑦𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
1817simplbi2 501 . . . . . . . . . . 11 (𝑦𝑋 → ((𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅𝑦𝑆))
1918con3dimp 409 . . . . . . . . . 10 ((𝑦𝑋 ∧ ¬ 𝑦𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2013, 19sylbi 218 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋𝑆) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
2120adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅)
22 xrltnle 10700 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
236, 12, 22syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑦) ≤ 𝑅))
2421, 23mpbird 258 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → 𝑅 < (𝑃𝐷𝑦))
25 qbtwnxr 12586 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑅 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
266, 12, 24, 25syl3anc 1365 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))
27 qre 12345 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℝ)
287adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2910adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦𝑋)
3012adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
31 rexr 10679 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
3231ad2antrl 724 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ*)
3332xnegcld 12686 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → -𝑒𝑥 ∈ ℝ*)
3430, 33xaddcld 12687 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*)
35 blelrn 22944 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
3628, 29, 34, 35syl3anc 1365 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷))
37 simprrr 778 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 < (𝑃𝐷𝑦))
38 xposdif 12648 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) → (𝑥 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
3932, 30, 38syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
4037, 39mpbid 233 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))
41 xblcntr 22938 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ* ∧ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) → 𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
4228, 29, 34, 40, 41syl112anc 1368 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
43 incom 4181 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)))
448adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑃𝑋)
45 xaddcom 12626 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥))
4632, 34, 45syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥))
47 simprl 767 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑥 ∈ ℝ)
48 xnpcan 12638 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
4930, 47, 48syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) +𝑒 𝑥) = (𝑃𝐷𝑦))
5046, 49eqtrd 2860 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) = (𝑃𝐷𝑦))
5130xrleidd 12538 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑃𝐷𝑦) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
5250, 51eqbrtrd 5084 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ≤ (𝑃𝐷𝑦))
53 bldisj 22925 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑦𝑋) ∧ (𝑥 ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ* ∧ (𝑥 +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ≤ (𝑃𝐷𝑦))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) = ∅)
5428, 44, 29, 32, 34, 52, 53syl33anc 1379 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑥) ∩ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))) = ∅)
5543, 54syl5eq 2872 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅)
56 blssm 22945 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑦𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥) ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
5728, 29, 34, 56syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋)
58 reldisj 4404 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ 𝑋 → (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅ ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))))
5957, 58syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∩ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) = ∅ ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))))
6055, 59mpbid 233 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)))
616adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 ∈ ℝ*)
62 simprrl 777 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑅 < 𝑥)
631, 16blsscls2 23031 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑥 ∈ ℝ*𝑅 < 𝑥)) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6428, 44, 61, 32, 62, 63syl23anc 1371 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → 𝑆 ⊆ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥))
6564sscond 4121 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑋 ∖ (𝑃(ball‘𝐷)𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
6660, 65sstrd 3980 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))
67 eleq2 2905 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑦𝑤𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥))))
68 sseq1 3995 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → (𝑤 ⊆ (𝑋𝑆) ↔ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆)))
6967, 68anbi12d 630 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) → ((𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)) ↔ (𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))))
7069rspcev 3626 . . . . . . . . . 10 (((𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ (𝑦 ∈ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ∧ (𝑦(ball‘𝐷)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒𝑥)) ⊆ (𝑋𝑆))) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7136, 42, 66, 70syl12anc 834 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)))) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7271expr 457 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7327, 72sylan2 592 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) ∧ 𝑥 ∈ ℚ) → ((𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7473rexlimdva 3288 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → (∃𝑥 ∈ ℚ (𝑅 < 𝑥𝑥 < (𝑃𝐷𝑦)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆))))
7526, 74mpd 15 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋𝑆)) → ∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
7675ralrimiva 3186 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))
771elmopn 22969 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
78773ad2ant1 1127 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ((𝑋𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ ∀𝑦 ∈ (𝑋𝑆)∃𝑤 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑦𝑤𝑤 ⊆ (𝑋𝑆)))))
795, 76, 78mpbir2and 709 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑋𝑆) ∈ 𝐽)
804, 79eqeltrrd 2918 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽)
811mopntop 22967 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) → 𝐽 ∈ Top)
82813ad2ant1 1127 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝐽 ∈ Top)
8316ssrab3 4060 . . . 4 𝑆𝑋
8483, 3sseqtrid 4022 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 𝐽)
85 eqid 2825 . . . 4 𝐽 = 𝐽
8685iscld2 21554 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽))
8782, 84, 86syl2anc 584 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ↔ ( 𝐽𝑆) ∈ 𝐽))
8880, 87mpbird 258 1 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396  w3a 1081   = wceq 1530  wcel 2107  wral 3142  wrex 3143  {crab 3146  cdif 3936  cin 3938  wss 3939  c0 4294   cuni 4836   class class class wbr 5062  ran crn 5554  cfv 6351  (class class class)co 7151  cr 10528  0cc0 10529  *cxr 10666   < clt 10667  cle 10668  cq 12340  -𝑒cxne 12497   +𝑒 cxad 12498  ∞Metcxmet 20448  ballcbl 20450  MetOpencmopn 20453  Topctop 21419  Clsdccld 21542
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2153  ax-12 2169  ax-ext 2797  ax-sep 5199  ax-nul 5206  ax-pow 5262  ax-pr 5325  ax-un 7454  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2619  df-eu 2651  df-clab 2804  df-cleq 2818  df-clel 2897  df-nfc 2967  df-ne 3021  df-nel 3128  df-ral 3147  df-rex 3148  df-reu 3149  df-rmo 3150  df-rab 3151  df-v 3501  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4564  df-pr 4566  df-tp 4568  df-op 4570  df-uni 4837  df-iun 4918  df-br 5063  df-opab 5125  df-mpt 5143  df-tr 5169  df-id 5458  df-eprel 5463  df-po 5472  df-so 5473  df-fr 5512  df-we 5514  df-xp 5559  df-rel 5560  df-cnv 5561  df-co 5562  df-dm 5563  df-rn 5564  df-res 5565  df-ima 5566  df-pred 6145  df-ord 6191  df-on 6192  df-lim 6193  df-suc 6194  df-iota 6311  df-fun 6353  df-fn 6354  df-f 6355  df-f1 6356  df-fo 6357  df-f1o 6358  df-fv 6359  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-om 7572  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-er 8282  df-map 8401  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-sup 8898  df-inf 8899  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11692  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12383  df-xneg 12500  df-xadd 12501  df-xmul 12502  df-topgen 16709  df-psmet 20455  df-xmet 20456  df-bl 20458  df-mopn 20459  df-top 21420  df-topon 21437  df-bases 21472  df-cld 21545
This theorem is referenced by:  blcls  23033  lmle  23821  minveclem4  23952  lhop1lem  24527  ftalem3  25568  ubthlem1  28563
  Copyright terms: Public domain W3C validator