Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  dya2icoseg2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dya2icoseg2 35021
Description: For any point and any open interval of ℝ containing that point, there is a closed-below open-above dyadic rational interval which contains that point and is included in the original interval. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Oct-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
sxbrsiga.0 𝐽 = (topGen‘ran (,))
dya2ioc.1 𝐼 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑛 ∈ ℤ ↦ ((𝑥 / (2↑𝑛))[,)((𝑥 + 1) / (2↑𝑛))))
Assertion
Ref Expression
dya2icoseg2 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛   𝑥,𝐼   𝑛,𝑏,𝑥   𝐸,𝑏,𝑥   𝐼,𝑏   𝑋,𝑏,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑛)   𝐼(𝑛)   𝐽(𝑥, 𝑛, 𝑏)   𝑋(𝑛)

Proof of Theorem dya2icoseg2
Dummy variable 𝑑 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 sxbrsiga.0 . . . . . 6 𝐽 = (topGen‘ran (,))
2 dya2ioc.1 . . . . . 6 𝐼 = (𝑥 ∈ ℤ, 𝑛 ∈ ℤ ↦ ((𝑥 / (2↑𝑛))[,)((𝑥 + 1) / (2↑𝑛))))
3 eqid 2763 . . . . . 6 (⌊‘(1 − (2 logb 𝑑))) = (⌊‘(1 − (2 logb 𝑑)))
41, 2, 3dya2icoseg 35020 . . . . 5 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑑 ∈ ℝ+) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))))
54ralrimiva 3158 . . . 4 (𝑋 ∈ ℝ → ∀𝑑 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))))
653ad2ant1 1151 . . 3 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∀𝑑 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))))
7 simp3 1156 . . . . 5 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → 𝑋 ∈ 𝐸)
8 iooex 13539 . . . . . . . . . 10 (,) ∈ V
98rnex 7956 . . . . . . . . 9 ran (,) ∈ V
10 bastg 23339 . . . . . . . . 9 (ran (,) ∈ V → ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,)))
119, 10ax-mp 5 . . . . . . . 8 ran (,) ⊆ (topGen‘ran (,))
12 simp2 1155 . . . . . . . 8 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → 𝐸 ∈ ran (,))
1311, 12sselid 3911 . . . . . . 7 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → 𝐸 ∈ (topGen‘ran (,)))
1413, 1eleqtrrdi 2875 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → 𝐸 ∈ 𝐽)
15 eqid 2763 . . . . . . . . 9 ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
1615rexmet 25165 . . . . . . . 8 ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) ∈ (∞Met‘ℝ)
17 recms 25756 . . . . . . . . . . 11 ℝfld ∈ CMetSp
18 cmsms 25724 . . . . . . . . . . 11 (ℝfld ∈ CMetSp → ℝfld ∈ MetSp)
19 msxms 24828 . . . . . . . . . . 11 (ℝfld ∈ MetSp → ℝfld ∈ ∞MetSp)
2017, 18, 19mp2b 10 . . . . . . . . . 10 ℝfld ∈ ∞MetSp
21 retopn 25755 . . . . . . . . . . . 12 (topGen‘ran (,)) = (TopOpen‘ℝfld)
221, 21eqtri 2786 . . . . . . . . . . 11 𝐽 = (TopOpen‘ℝfld)
23 rebase 21967 . . . . . . . . . . 11 ℝ = (Base‘ℝfld)
24 reds 21977 . . . . . . . . . . . 12 (abs ∘ − ) = (dist‘ℝfld)
2524reseq1i 5982 . . . . . . . . . . 11 ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) = ((dist‘ℝfld) ↾ (ℝ × ℝ))
2622, 23, 25xmstopn 24825 . . . . . . . . . 10 (ℝfld ∈ ∞MetSp → 𝐽 = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))))
2720, 26ax-mp 5 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
2827elmopn2 24819 . . . . . . . 8 (((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) ∈ (∞Met‘ℝ) → (𝐸 ∈ 𝐽 ↔ (𝐸 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐸 ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸)))
2916, 28ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝐸 ∈ 𝐽 ↔ (𝐸 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐸 ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸))
3029simprbi 503 . . . . . 6 (𝐸 ∈ 𝐽 → ∀𝑥 ∈ 𝐸 ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸)
3114, 30syl 18 . . . . 5 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∀𝑥 ∈ 𝐸 ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸)
32 oveq1 7458 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) = (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑))
3332sseq1d 3944 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → ((𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸))
3433rexbidv 3190 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸))
3534rspcva 3578 . . . . 5 ((𝑋 ∈ 𝐸 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐸 ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑥(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸)
367, 31, 35syl2anc 596 . . . 4 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸)
37 rpre 13169 . . . . . . 7 (𝑑 ∈ ℝ+ → 𝑑 ∈ ℝ)
3815bl2ioo 25166 . . . . . . . 8 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) = ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)))
3938sseq1d 3944 . . . . . . 7 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑑 ∈ ℝ) → ((𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
4037, 39sylan2 605 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑑 ∈ ℝ+) → ((𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
4140rexbidva 3188 . . . . 5 (𝑋 ∈ ℝ → (∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
42413ad2ant1 1151 . . . 4 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → (∃𝑑 ∈ ℝ+ (𝑋(ball‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))𝑑) ⊆ 𝐸 ↔ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
4336, 42mpbid 235 . . 3 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸)
44 r19.29 3129 . . 3 ((∀𝑑 ∈ ℝ+ ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ∃𝑑 ∈ ℝ+ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ (∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
456, 43, 44syl2anc 596 . 2 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∃𝑑 ∈ ℝ+ (∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
46 r19.41v 3196 . . . 4 (∃𝑏 ∈ ran 𝐼((𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) ↔ (∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸))
47 sstr 3921 . . . . . . 7 ((𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → 𝑏 ⊆ 𝐸)
4847anim2i 629 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ 𝑏 ∧ (𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸)) → (𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
4948anassrs 473 . . . . 5 (((𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → (𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
5049reximi 3104 . . . 4 (∃𝑏 ∈ ran 𝐼((𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
5146, 50sylbir 238 . . 3 ((∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
5251rexlimivw 3163 . 2 (∃𝑑 ∈ ℝ+ (∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑))) ∧ ((𝑋 − 𝑑)(,)(𝑋 + 𝑑)) ⊆ 𝐸) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
5345, 52syl 18 1 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ∈ ran (,) ∧ 𝑋 ∈ 𝐸) → ∃𝑏 ∈ ran 𝐼(𝑋 ∈ 𝑏 ∧ 𝑏 ⊆ 𝐸))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   × cxp 5656  ran crn 5659   ↾ cres 5660   ∘ ccom 5662  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451   ∈ cmpo 7453  ℝcr 11238  1c1 11240   + caddc 11242   − cmin 11580   / cdiv 12013  2c2 12437  ℤcz 12733  ℝ+crp 13160  (,)cioo 13516  [,)cico 13518  ⌊cfl 13970  ↑cexp 14244  abscabs 15444  distcds 17481  TopOpenctopn 17642  topGenctg 17658  ∞Metcxmet 21714  ballcbl 21716  MetOpencmopn 21719  ℝfldcrefld 21965  ∞MetSpcxms 24691  MetSpcms 24692  CMetSpccms 25708   logb clogb 27149
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-fi 9440  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-ioo 13520  df-ioc 13521  df-ico 13522  df-icc 13523  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-fl 13972  df-mod 14050  df-seq 14185  df-exp 14245  df-fac 14459  df-bc 14488  df-hash 14516  df-shft 15263  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-limsup 15682  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-sum 15898  df-ef 16277  df-sin 16279  df-cos 16280  df-pi 16282  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-starv 17488  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-unif 17496  df-hom 17497  df-cco 17498  df-euf 17499  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-topgen 17664  df-pt 17665  df-prds 17668  df-xrs 17724  df-qtop 17729  df-imas 17730  df-xps 17732  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-submnd 19029  df-mulg 19328  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-mopn 21725  df-fbas 21726  df-fg 21727  df-cnfld 21730  df-refld 21966  df-top 23267  df-topon 23284  df-topsp 23306  df-bases 23319  df-cld 23392  df-ntr 23393  df-cls 23394  df-nei 23471  df-lp 23509  df-perf 23510  df-cn 23600  df-cnp 23601  df-haus 23688  df-cmp 23760  df-tx 23936  df-hmeo 24129  df-fil 24220  df-fm 24312  df-flim 24313  df-flf 24314  df-fcls 24315  df-xms 24694  df-ms 24695  df-tms 24696  df-cncf 25254  df-cfil 25631  df-cmet 25633  df-cms 25711  df-limc 26241  df-dv 26242  df-log 26941  df-cxp 26942  df-logb 27150
This theorem is used by:  dya2iocnrect  35024
  Copyright terms: Public domain W3C validator