MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cfil3i Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cfil3i 24785
Description: A Cauchy filter contains balls of any pre-chosen size. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)
Assertion
Ref Expression
cfil3i ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹)
Distinct variable groups:   π‘₯,𝐹   π‘₯,𝑋   π‘₯,𝑅   π‘₯,𝐷

Proof of Theorem cfil3i
Dummy variables 𝑠 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cfili 24784 . . 3 ((𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ βˆƒπ‘  ∈ 𝐹 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅)
213adant1 1130 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ βˆƒπ‘  ∈ 𝐹 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅)
3 cfilfil 24783 . . . . . . 7 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·)) β†’ 𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹))
433adant3 1132 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ 𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹))
5 fileln0 23353 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ 𝑠 β‰  βˆ…)
64, 5sylan 580 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ 𝑠 β‰  βˆ…)
7 r19.2z 4494 . . . . . 6 ((𝑠 β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅)
87ex 413 . . . . 5 (𝑠 β‰  βˆ… β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
96, 8syl 17 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
10 filelss 23355 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ 𝑠 βŠ† 𝑋)
114, 10sylan 580 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ 𝑠 βŠ† 𝑋)
12 ssrexv 4051 . . . . 5 (𝑠 βŠ† 𝑋 β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
1311, 12syl 17 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
14 dfss3 3970 . . . . . . 7 (𝑠 βŠ† (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 𝑦 ∈ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅))
15 simpl1 1191 . . . . . . . . . 10 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
1615ad2antrr 724 . . . . . . . . 9 (((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑠) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
17 simpll3 1214 . . . . . . . . . . 11 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝑅 ∈ ℝ+)
1817rpxrd 13016 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
1918adantr 481 . . . . . . . . 9 (((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑠) β†’ 𝑅 ∈ ℝ*)
20 simplr 767 . . . . . . . . 9 (((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑠) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋)
2111adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝑠 βŠ† 𝑋)
2221sselda 3982 . . . . . . . . 9 (((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑠) β†’ 𝑦 ∈ 𝑋)
23 elbl2 23895 . . . . . . . . 9 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (𝑦 ∈ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
2416, 19, 20, 22, 23syl22anc 837 . . . . . . . 8 (((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) ∧ 𝑦 ∈ 𝑠) β†’ (𝑦 ∈ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
2524ralbidva 3175 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 𝑦 ∈ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
2614, 25bitrid 282 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (𝑠 βŠ† (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ↔ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅))
274ad2antrr 724 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹))
28 simplr 767 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝑠 ∈ 𝐹)
2915adantr 481 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹))
30 simpr 485 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ π‘₯ ∈ 𝑋)
31 blssm 23923 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑅 ∈ ℝ*) β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) βŠ† 𝑋)
3229, 30, 18, 31syl3anc 1371 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) βŠ† 𝑋)
33 filss 23356 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹) ∧ (𝑠 ∈ 𝐹 ∧ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) βŠ† 𝑋 ∧ 𝑠 βŠ† (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅))) β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹)
34333exp2 1354 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Filβ€˜π‘‹) β†’ (𝑠 ∈ 𝐹 β†’ ((π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) βŠ† 𝑋 β†’ (𝑠 βŠ† (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))))
3527, 28, 32, 34syl3c 66 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (𝑠 βŠ† (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))
3626, 35sylbird 259 . . . . 5 ((((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))
3736reximdva 3168 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ (βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))
389, 13, 373syld 60 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) ∧ 𝑠 ∈ 𝐹) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))
3938rexlimdva 3155 . 2 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ (βˆƒπ‘  ∈ 𝐹 βˆ€π‘₯ ∈ 𝑠 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 (π‘₯𝐷𝑦) < 𝑅 β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹))
402, 39mpd 15 1 ((𝐷 ∈ (∞Metβ€˜π‘‹) ∧ 𝐹 ∈ (CauFilβ€˜π·) ∧ 𝑅 ∈ ℝ+) β†’ βˆƒπ‘₯ ∈ 𝑋 (π‘₯(ballβ€˜π·)𝑅) ∈ 𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070   βŠ† wss 3948  βˆ…c0 4322   class class class wbr 5148  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  β„*cxr 11246   < clt 11247  β„+crp 12973  βˆžMetcxmet 20928  ballcbl 20930  Filcfil 23348  CauFilccfil 24768
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 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
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 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  df-po 5588  df-so 5589  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-er 8702  df-map 8821  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-2 12274  df-rp 12974  df-xneg 13091  df-xadd 13092  df-xmul 13093  df-ico 13329  df-psmet 20935  df-xmet 20936  df-bl 20938  df-fbas 20940  df-fil 23349  df-cfil 24771
This theorem is referenced by:  iscfil3  24789  cfilfcls  24790  relcmpcmet  24834
  Copyright terms: Public domain W3C validator