Theorem heiborlem5 37777

Description: Lemma for heibor 37783. The function 𝑀 is a set of point-and-radius pairs suitable for application to caubl 25363. (Contributed by Jeff Madsen, 23-Jan-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
heibor.1	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
heibor.3	⊢ 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 ⊆ ∪ 𝑣}
heibor.4	⊢ 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
heibor.5	⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ 𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
heibor.6	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
heibor.7	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
heibor.8	⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = ∪ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
heibor.9	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐺 ((𝑇‘𝑥)𝐺((2nd ‘𝑥) + 1) ∧ ((𝐵‘𝑥) ∩ ((𝑇‘𝑥)𝐵((2nd ‘𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
heibor.10	⊢ (𝜑 → 𝐶𝐺0)
heibor.11	⊢ 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
heibor.12	⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)

Assertion

Ref	Expression
heiborlem5	⊢ (𝜑 → 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝑢,𝐹   𝑥,𝐺   𝜑,𝑥   𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧,𝐷   𝑚,𝑀,𝑢,𝑥,𝑦,𝑧   𝑇,𝑚,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝐵,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑚,𝐽,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑈,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑚,𝑋,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝐶,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑛,𝐾,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐵

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐵(𝑧,𝑚)   𝐶(𝑥,𝑧)   𝑇(𝑣,𝑢)   𝑈(𝑚)   𝐹(𝑧,𝑣,𝑚)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐾(𝑣,𝑢,𝑚)   𝑀(𝑣,𝑛)

Proof of Theorem heiborlem5

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnnn0 12562	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
2		inss1 4258	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋
3		heibor.7	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
4	3	ffvelcdmda 7120	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ (𝒫 𝑋 ∩ Fin))
5	2, 4	sselid 4006	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝒫 𝑋)
6	5	elpwid 4631	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑘) ⊆ 𝑋)
7		heibor.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
8		heibor.3	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 ⊆ ∪ 𝑣}
9		heibor.4	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
10		heibor.5	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (𝑧 ∈ 𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
11		heibor.6	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
12		heibor.8	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = ∪ 𝑦 ∈ (𝐹‘𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
13		heibor.9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐺 ((𝑇‘𝑥)𝐺((2nd ‘𝑥) + 1) ∧ ((𝐵‘𝑥) ∩ ((𝑇‘𝑥)𝐵((2nd ‘𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
14		heibor.10	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐶𝐺0)
15		heibor.11	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
16	7, 8, 9, 10, 11, 3, 12, 13, 14, 15	heiborlem4 37776	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘)𝐺𝑘)
17		fvex 6935	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑆‘𝑘) ∈ V
18		vex 3492	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑘 ∈ V
19	7, 8, 9, 17, 18	heiborlem2 37774	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆‘𝑘)𝐺𝑘 ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘) ∧ ((𝑆‘𝑘)𝐵𝑘) ∈ 𝐾))
20	19	simp2bi 1146	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆‘𝑘)𝐺𝑘 → (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘))
21	16, 20	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘) ∈ (𝐹‘𝑘))
22	6, 21	sseldd 4009	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
23	1, 22	sylan2 592	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
24	23	ralrimiva 3152	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋)
25		fveq2 6922	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → (𝑆‘𝑘) = (𝑆‘𝑛))
26	25	eleq1d 2829	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝑛 → ((𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋))
27	26	cbvralvw 3243	. . . 4 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑆‘𝑘) ∈ 𝑋 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋)
28	24, 27	sylib 218	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋)
29		3re 12375	. . . . . . 7 ⊢ 3 ∈ ℝ
30		3pos 12400	. . . . . . 7 ⊢ 0 < 3
31	29, 30	elrpii 13062	. . . . . 6 ⊢ 3 ∈ ℝ+
32		2nn 12368	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℕ
33		nnnn0 12562	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
34		nnexpcl 14127	. . . . . . . 8 ⊢ ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
35	32, 33, 34	sylancr 586	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2↑𝑛) ∈ ℕ)
36	35	nnrpd 13099	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (2↑𝑛) ∈ ℝ+)
37		rpdivcl 13084	. . . . . 6 ⊢ ((3 ∈ ℝ+ ∧ (2↑𝑛) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+)
38	31, 36, 37	sylancr 586	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+)
39		opelxpi 5737	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 ∧ (3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+) → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
40	39	expcom 413	. . . . 5 ⊢ ((3 / (2↑𝑛)) ∈ ℝ+ → ((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+)))
41	38, 40	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+)))
42	41	ralimia 3086	. . 3 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ (𝑆‘𝑛) ∈ 𝑋 → ∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
43	28, 42	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+))
44		heibor.12	. . 3 ⊢ 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
45	44	fmpt 7146	. 2 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ ⟨(𝑆‘𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ ∈ (𝑋 × ℝ+) ↔ 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))
46	43, 45	sylib 218	1 ⊢ (𝜑 → 𝑀:ℕ⟶(𝑋 × ℝ+))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1537   ∈ wcel 2108  {cab 2717  ∀wral 3067  ∃wrex 3076   ∩ cin 3975   ⊆ wss 3976  ifcif 4548  𝒫 cpw 4622  ⟨cop 4654  ∪ cuni 4931  ∪ ciun 5015   class class class wbr 5166  {copab 5228   ↦ cmpt 5249   × cxp 5698  ⟶wf 6571  ‘cfv 6575  (class class class)co 7450   ∈ cmpo 7452  2^nd c2nd 8031  Fincfn 9005  0cc0 11186  1c1 11187   + caddc 11189   − cmin 11522   / cdiv 11949  ℕcn 12295  2c2 12350  3c3 12351  ℕ₀cn0 12555  ℝ⁺crp 13059  seqcseq 14054  ↑cexp 14114  ballcbl 21376  MetOpencmopn 21379  CMetccmet 25309

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7772  ax-cnex 11242  ax-resscn 11243  ax-1cn 11244  ax-icn 11245  ax-addcl 11246  ax-addrcl 11247  ax-mulcl 11248  ax-mulrcl 11249  ax-mulcom 11250  ax-addass 11251  ax-mulass 11252  ax-distr 11253  ax-i2m1 11254  ax-1ne0 11255  ax-1rid 11256  ax-rnegex 11257  ax-rrecex 11258  ax-cnre 11259  ax-pre-lttri 11260  ax-pre-lttrn 11261  ax-pre-ltadd 11262  ax-pre-mulgt0 11263

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-op 4655  df-uni 4932  df-iun 5017  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6334  df-ord 6400  df-on 6401  df-lim 6402  df-suc 6403  df-iota 6527  df-fun 6577  df-fn 6578  df-f 6579  df-f1 6580  df-fo 6581  df-f1o 6582  df-fv 6583  df-riota 7406  df-ov 7453  df-oprab 7454  df-mpo 7455  df-om 7906  df-2nd 8033  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8429  df-rdg 8468  df-er 8765  df-en 9006  df-dom 9007  df-sdom 9008  df-pnf 11328  df-mnf 11329  df-xr 11330  df-ltxr 11331  df-le 11332  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11950  df-nn 12296  df-2 12358  df-3 12359  df-n0 12556  df-z 12642  df-uz 12906  df-rp 13060  df-seq 14055  df-exp 14115

This theorem is referenced by:  heiborlem8  37780  heiborlem9  37781