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

Theorem blssioo 22817
Description: The balls of the standard real metric space are included in the open real intervals. (Contributed by NM, 8-May-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 13-Nov-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
remet.1 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
Assertion
Ref Expression
blssioo ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)

Proof of Theorem blssioo
Dummy variables 𝑟 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 remet.1 . . . . 5 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
21rexmet 22813 . . . 4 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3 blrn 22433 . . . 4 (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑦(ball‘𝐷)𝑟)))
42, 3ax-mp 5 . . 3 (𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑦(ball‘𝐷)𝑟))
5 elxr 12154 . . . . . 6 (𝑟 ∈ ℝ* ↔ (𝑟 ∈ ℝ ∨ 𝑟 = +∞ ∨ 𝑟 = -∞))
61bl2ioo 22814 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) = ((𝑦𝑟)(,)(𝑦 + 𝑟)))
7 resubcl 10550 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → (𝑦𝑟) ∈ ℝ)
8 readdcl 10224 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → (𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ)
9 rexr 10290 . . . . . . . . . 10 ((𝑦𝑟) ∈ ℝ → (𝑦𝑟) ∈ ℝ*)
10 rexr 10290 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ → (𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ*)
11 ioof 12476 . . . . . . . . . . . 12 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
12 ffn 6184 . . . . . . . . . . . 12 ((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ* × ℝ*))
1311, 12ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (,) Fn (ℝ* × ℝ*)
14 fnovrn 6959 . . . . . . . . . . 11 (((,) Fn (ℝ* × ℝ*) ∧ (𝑦𝑟) ∈ ℝ* ∧ (𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ*) → ((𝑦𝑟)(,)(𝑦 + 𝑟)) ∈ ran (,))
1513, 14mp3an1 1559 . . . . . . . . . 10 (((𝑦𝑟) ∈ ℝ* ∧ (𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ*) → ((𝑦𝑟)(,)(𝑦 + 𝑟)) ∈ ran (,))
169, 10, 15syl2an 583 . . . . . . . . 9 (((𝑦𝑟) ∈ ℝ ∧ (𝑦 + 𝑟) ∈ ℝ) → ((𝑦𝑟)(,)(𝑦 + 𝑟)) ∈ ran (,))
177, 8, 16syl2anc 573 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → ((𝑦𝑟)(,)(𝑦 + 𝑟)) ∈ ran (,))
186, 17eqeltrd 2850 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,))
19 oveq2 6803 . . . . . . . . 9 (𝑟 = +∞ → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) = (𝑦(ball‘𝐷)+∞))
201remet 22812 . . . . . . . . . 10 𝐷 ∈ (Met‘ℝ)
21 blpnf 22421 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (Met‘ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑦(ball‘𝐷)+∞) = ℝ)
2220, 21mpan 670 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ → (𝑦(ball‘𝐷)+∞) = ℝ)
2319, 22sylan9eqr 2827 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 = +∞) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) = ℝ)
24 ioomax 12452 . . . . . . . . 9 (-∞(,)+∞) = ℝ
25 ioorebas 12480 . . . . . . . . 9 (-∞(,)+∞) ∈ ran (,)
2624, 25eqeltrri 2847 . . . . . . . 8 ℝ ∈ ran (,)
2723, 26syl6eqel 2858 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 = +∞) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,))
28 oveq2 6803 . . . . . . . . 9 (𝑟 = -∞ → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) = (𝑦(ball‘𝐷)-∞))
29 0xr 10291 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℝ*
30 nltmnf 12167 . . . . . . . . . . 11 (0 ∈ ℝ* → ¬ 0 < -∞)
3129, 30ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 ¬ 0 < -∞
32 mnfxr 10301 . . . . . . . . . . . 12 -∞ ∈ ℝ*
33 xbln0 22438 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ ∧ -∞ ∈ ℝ*) → ((𝑦(ball‘𝐷)-∞) ≠ ∅ ↔ 0 < -∞))
342, 32, 33mp3an13 1563 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ ℝ → ((𝑦(ball‘𝐷)-∞) ≠ ∅ ↔ 0 < -∞))
3534necon1bbid 2982 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℝ → (¬ 0 < -∞ ↔ (𝑦(ball‘𝐷)-∞) = ∅))
3631, 35mpbii 223 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ → (𝑦(ball‘𝐷)-∞) = ∅)
3728, 36sylan9eqr 2827 . . . . . . . 8 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 = -∞) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) = ∅)
38 iooid 12407 . . . . . . . . 9 (0(,)0) = ∅
39 ioorebas 12480 . . . . . . . . 9 (0(,)0) ∈ ran (,)
4038, 39eqeltrri 2847 . . . . . . . 8 ∅ ∈ ran (,)
4137, 40syl6eqel 2858 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 = -∞) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,))
4218, 27, 413jaodan 1542 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∨ 𝑟 = +∞ ∨ 𝑟 = -∞)) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,))
435, 42sylan2b 581 . . . . 5 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,))
44 eleq1 2838 . . . . 5 (𝑧 = (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) → (𝑧 ∈ ran (,) ↔ (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) ∈ ran (,)))
4543, 44syl5ibrcom 237 . . . 4 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑟 ∈ ℝ*) → (𝑧 = (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) → 𝑧 ∈ ran (,)))
4645rexlimivv 3184 . . 3 (∃𝑦 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ* 𝑧 = (𝑦(ball‘𝐷)𝑟) → 𝑧 ∈ ran (,))
474, 46sylbi 207 . 2 (𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷) → 𝑧 ∈ ran (,))
4847ssriv 3756 1 ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wb 196  wa 382  w3o 1070   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  wrex 3062  wss 3723  c0 4063  𝒫 cpw 4298   class class class wbr 4787   × cxp 5248  ran crn 5251  cres 5252  ccom 5254   Fn wfn 6025  wf 6026  cfv 6030  (class class class)co 6795  cr 10140  0cc0 10141   + caddc 10144  +∞cpnf 10276  -∞cmnf 10277  *cxr 10278   < clt 10279  cmin 10471  (,)cioo 12379  abscabs 14181  ∞Metcxmt 19945  Metcme 19946  ballcbl 19947
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7099  ax-cnex 10197  ax-resscn 10198  ax-1cn 10199  ax-icn 10200  ax-addcl 10201  ax-addrcl 10202  ax-mulcl 10203  ax-mulrcl 10204  ax-mulcom 10205  ax-addass 10206  ax-mulass 10207  ax-distr 10208  ax-i2m1 10209  ax-1ne0 10210  ax-1rid 10211  ax-rnegex 10212  ax-rrecex 10213  ax-cnre 10214  ax-pre-lttri 10215  ax-pre-lttrn 10216  ax-pre-ltadd 10217  ax-pre-mulgt0 10218  ax-pre-sup 10219
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-iun 4657  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-riota 6756  df-ov 6798  df-oprab 6799  df-mpt2 6800  df-om 7216  df-1st 7318  df-2nd 7319  df-wrecs 7562  df-recs 7624  df-rdg 7662  df-er 7899  df-map 8014  df-en 8113  df-dom 8114  df-sdom 8115  df-sup 8507  df-inf 8508  df-pnf 10281  df-mnf 10282  df-xr 10283  df-ltxr 10284  df-le 10285  df-sub 10473  df-neg 10474  df-div 10890  df-nn 11226  df-2 11284  df-3 11285  df-n0 11499  df-z 11584  df-uz 11893  df-q 11996  df-rp 12035  df-xneg 12150  df-xadd 12151  df-xmul 12152  df-ioo 12383  df-seq 13008  df-exp 13067  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-psmet 19952  df-xmet 19953  df-met 19954  df-bl 19955
This theorem is referenced by:  tgioo  22818
  Copyright terms: Public domain W3C validator