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

Theorem blcld 24005
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 = (MetOpenβ€˜π·)
blcld.3 𝑆 = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≀ 𝑅}
Assertion
Ref Expression
blcld ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑆 ∈ (Clsdβ€˜π½))
Distinct variable groups:   𝑧,𝐷   𝑧,𝑅   𝑧,𝑃   𝑧,𝑋
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑧)   𝐽(𝑧)

Proof of Theorem blcld
Dummy variables π‘₯ 𝑦 𝑀 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mopni.1 . . . . . 6 𝐽 = (MetOpenβ€˜π·)
21mopnuni 23938 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
323ad2ant1 1133 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑋 = βˆͺ 𝐽)
43difeq1d 4120 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑆) = (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑆))
5 difssd 4131 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑆) βŠ† 𝑋)
6 simpl3 1193 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
7 simpl1 1191 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
8 simpl2 1192 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ 𝑃 ∈ 𝑋)
9 eldifi 4125 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆) β†’ 𝑦 ∈ 𝑋)
109adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ 𝑦 ∈ 𝑋)
11 xmetcl 23828 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
127, 8, 10, 11syl3anc 1371 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
13 eldif 3957 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆) ↔ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ Β¬ 𝑦 ∈ 𝑆))
14 oveq2 7413 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑧 = 𝑦 β†’ (𝑃𝐷𝑧) = (𝑃𝐷𝑦))
1514breq1d 5157 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = 𝑦 β†’ ((𝑃𝐷𝑧) ≀ 𝑅 ↔ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅))
16 blcld.3 . . . . . . . . . . . . 13 𝑆 = {𝑧 ∈ 𝑋 ∣ (𝑃𝐷𝑧) ≀ 𝑅}
1715, 16elrab2 3685 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ 𝑆 ↔ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅))
1817simplbi2 501 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ 𝑋 β†’ ((𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅 β†’ 𝑦 ∈ 𝑆))
1918con3dimp 409 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ Β¬ 𝑦 ∈ 𝑆) β†’ Β¬ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅)
2013, 19sylbi 216 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆) β†’ Β¬ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅)
2120adantl 482 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ Β¬ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅)
22 xrltnle 11277 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) β†’ (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ Β¬ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅))
236, 12, 22syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ (𝑅 < (𝑃𝐷𝑦) ↔ Β¬ (𝑃𝐷𝑦) ≀ 𝑅))
2421, 23mpbird 256 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ 𝑅 < (𝑃𝐷𝑦))
25 qbtwnxr 13175 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < (𝑃𝐷𝑦)) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„š (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))
266, 12, 24, 25syl3anc 1371 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ β„š (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))
27 qre 12933 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ β„š β†’ π‘₯ ∈ ℝ)
287adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
2910adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑦 ∈ 𝑋)
3012adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*)
31 rexr 11256 . . . . . . . . . . . . . 14 (π‘₯ ∈ ℝ β†’ π‘₯ ∈ ℝ*)
3231ad2antrl 726 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ π‘₯ ∈ ℝ*)
3332xnegcld 13275 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ -𝑒π‘₯ ∈ ℝ*)
3430, 33xaddcld 13276 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ*)
35 blelrn 23914 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ*) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∈ ran (ballβ€˜π·))
3628, 29, 34, 35syl3anc 1371 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∈ ran (ballβ€˜π·))
37 simprrr 780 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦))
38 xposdif 13237 . . . . . . . . . . . . 13 ((π‘₯ ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ*) β†’ (π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)))
3932, 30, 38syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦) ↔ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)))
4037, 39mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯))
41 xblcntr 23908 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ* ∧ 0 < ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯))) β†’ 𝑦 ∈ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)))
4228, 29, 34, 40, 41syl112anc 1374 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑦 ∈ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)))
43 incom 4200 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∩ (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)) = ((𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯) ∩ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)))
448adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑃 ∈ 𝑋)
45 xaddcom 13215 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((π‘₯ ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ*) β†’ (π‘₯ +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) +𝑒 π‘₯))
4632, 34, 45syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (π‘₯ +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) = (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) +𝑒 π‘₯))
47 simprl 769 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ π‘₯ ∈ ℝ)
48 xnpcan 13227 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑃𝐷𝑦) ∈ ℝ* ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) +𝑒 π‘₯) = (𝑃𝐷𝑦))
4930, 47, 48syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) +𝑒 π‘₯) = (𝑃𝐷𝑦))
5046, 49eqtrd 2772 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (π‘₯ +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) = (𝑃𝐷𝑦))
5130xrleidd 13127 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑃𝐷𝑦) ≀ (𝑃𝐷𝑦))
5250, 51eqbrtrd 5169 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (π‘₯ +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ≀ (𝑃𝐷𝑦))
53 bldisj 23895 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ* ∧ (π‘₯ +𝑒 ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ≀ (𝑃𝐷𝑦))) β†’ ((𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯) ∩ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯))) = βˆ…)
5428, 44, 29, 32, 34, 52, 53syl33anc 1385 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ ((𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯) ∩ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯))) = βˆ…)
5543, 54eqtrid 2784 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ ((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∩ (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)) = βˆ…)
56 blssm 23915 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯) ∈ ℝ*) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† 𝑋)
5728, 29, 34, 56syl3anc 1371 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† 𝑋)
58 reldisj 4450 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† 𝑋 β†’ (((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∩ (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)) = βˆ… ↔ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯))))
5957, 58syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∩ (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)) = βˆ… ↔ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯))))
6055, 59mpbid 231 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)))
616adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
62 simprrl 779 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑅 < π‘₯)
631, 16blsscls2 24004 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ* ∧ π‘₯ ∈ ℝ* ∧ 𝑅 < π‘₯)) β†’ 𝑆 βŠ† (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯))
6428, 44, 61, 32, 62, 63syl23anc 1377 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ 𝑆 βŠ† (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯))
6564sscond 4140 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑋 βˆ– (𝑃(ballβ€˜π·)π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))
6660, 65sstrd 3991 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))
67 eleq2 2822 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 = (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) β†’ (𝑦 ∈ 𝑀 ↔ 𝑦 ∈ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯))))
68 sseq1 4006 . . . . . . . . . . . 12 (𝑀 = (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) β†’ (𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆) ↔ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))
6967, 68anbi12d 631 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 = (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) β†’ ((𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)) ↔ (𝑦 ∈ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∧ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))))
7069rspcev 3612 . . . . . . . . . 10 (((𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∈ ran (ballβ€˜π·) ∧ (𝑦 ∈ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) ∧ (𝑦(ballβ€˜π·)((𝑃𝐷𝑦) +𝑒 -𝑒π‘₯)) βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))
7136, 42, 66, 70syl12anc 835 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ (π‘₯ ∈ ℝ ∧ (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)))) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))
7271expr 457 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ π‘₯ ∈ ℝ) β†’ ((𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))))
7327, 72sylan2 593 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) ∧ π‘₯ ∈ β„š) β†’ ((𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))))
7473rexlimdva 3155 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ β„š (𝑅 < π‘₯ ∧ π‘₯ < (𝑃𝐷𝑦)) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆))))
7526, 74mpd 15 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ 𝑦 ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))
7675ralrimiva 3146 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))
771elmopn 23939 . . . . 5 (𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) β†’ ((𝑋 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋 βˆ– 𝑆) βŠ† 𝑋 ∧ βˆ€π‘¦ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))))
78773ad2ant1 1133 . . . 4 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ ((𝑋 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽 ↔ ((𝑋 βˆ– 𝑆) βŠ† 𝑋 ∧ βˆ€π‘¦ ∈ (𝑋 βˆ– 𝑆)βˆƒπ‘€ ∈ ran (ballβ€˜π·)(𝑦 ∈ 𝑀 ∧ 𝑀 βŠ† (𝑋 βˆ– 𝑆)))))
795, 76, 78mpbir2and 711 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑋 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽)
804, 79eqeltrrd 2834 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽)
811mopntop 23937 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) β†’ 𝐽 ∈ Top)
82813ad2ant1 1133 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝐽 ∈ Top)
8316ssrab3 4079 . . . 4 𝑆 βŠ† 𝑋
8483, 3sseqtrid 4033 . . 3 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑆 βŠ† βˆͺ 𝐽)
85 eqid 2732 . . . 4 βˆͺ 𝐽 = βˆͺ 𝐽
8685iscld2 22523 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 βŠ† βˆͺ 𝐽) β†’ (𝑆 ∈ (Clsdβ€˜π½) ↔ (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽))
8782, 84, 86syl2anc 584 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (𝑆 ∈ (Clsdβ€˜π½) ↔ (βˆͺ 𝐽 βˆ– 𝑆) ∈ 𝐽))
8880, 87mpbird 256 1 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑃 ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ 𝑆 ∈ (Clsdβ€˜π½))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070  {crab 3432   βˆ– cdif 3944   ∩ cin 3946   βŠ† wss 3947  βˆ…c0 4321  βˆͺ cuni 4907   class class class wbr 5147  ran crn 5676  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405  β„cr 11105  0cc0 11106  β„*cxr 11243   < clt 11244   ≀ cle 11245  β„šcq 12928  -𝑒cxne 13085   +𝑒 cxad 13086  βˆžMetcxmet 20921  ballcbl 20923  MetOpencmopn 20926  Topctop 22386  Clsdccld 22511
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-topgen 17385  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-top 22387  df-topon 22404  df-bases 22440  df-cld 22514
This theorem is referenced by:  blcls  24006  lmle  24809  minveclem4  24940  lhop1lem  25521  ftalem3  26568  ubthlem1  30110
  Copyright terms: Public domain W3C validator