Users' Mathboxes Mathbox for Jeff Madsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  heiborlem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem heiborlem6 34040
Description: Lemma for heibor 34045. Since the sequence of balls connected by the function 𝑇 ensures that each ball nontrivially intersects with the next (since the empty set has a finite subcover, the intersection of any two successive balls in the sequence is nonempty), and each ball is half the size of the previous one, the distance between the centers is at most 3 / 2 times the size of the larger, and so if we expand each ball by a factor of 3 we get a nested sequence of balls. (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 ∈ ℕ0𝑦 ∈ (𝐹𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
heibor.5 𝐵 = (𝑧𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
heibor.6 (𝜑𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
heibor.7 (𝜑𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
heibor.8 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = 𝑦 ∈ (𝐹𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
heibor.9 (𝜑 → ∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
heibor.10 (𝜑𝐶𝐺0)
heibor.11 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
heibor.12 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
Assertion
Ref Expression
heiborlem6 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝑘,𝑢,𝐹   𝑘,𝐺,𝑥   𝜑,𝑘,𝑥   𝑘,𝑚,𝑣,𝑧,𝐷,𝑛,𝑢,𝑥,𝑦   𝑘,𝑀,𝑚,𝑢,𝑥,𝑦,𝑧   𝑇,𝑚,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝐵,𝑛,𝑢,𝑣,𝑦   𝑘,𝐽,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑈,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑋,𝑚,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,𝑘,𝑚)   𝐶(𝑥,𝑧,𝑘)   𝑇(𝑣,𝑢,𝑘)   𝑈(𝑘,𝑚)   𝐹(𝑧,𝑣,𝑚)   𝐺(𝑦,𝑧,𝑣,𝑢,𝑚,𝑛)   𝐾(𝑣,𝑢,𝑘,𝑚)   𝑀(𝑣,𝑛)

Proof of Theorem heiborlem6
StepHypRef Expression
1 nnnn0 11548 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
2 heibor.6 . . . . . . . 8 (𝜑𝐷 ∈ (CMet‘𝑋))
3 cmetmet 23366 . . . . . . . 8 (𝐷 ∈ (CMet‘𝑋) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
42, 3syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
5 metxmet 22421 . . . . . . 7 (𝐷 ∈ (Met‘𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
64, 5syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
76adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
8 heibor.7 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin))
9 inss1 3994 . . . . . . . . 9 (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋
10 fss 6238 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℕ0⟶(𝒫 𝑋 ∩ Fin) ∧ (𝒫 𝑋 ∩ Fin) ⊆ 𝒫 𝑋) → 𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋)
118, 9, 10sylancl 580 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋)
12 peano2nn0 11582 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑘 + 1) ∈ ℕ0)
13 ffvelrn 6549 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℕ0⟶𝒫 𝑋 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝒫 𝑋)
1411, 12, 13syl2an 589 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝒫 𝑋)
1514elpwid 4329 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑘 + 1)) ⊆ 𝑋)
16 heibor.1 . . . . . . . . 9 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
17 heibor.3 . . . . . . . . 9 𝐾 = {𝑢 ∣ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣}
18 heibor.4 . . . . . . . . 9 𝐺 = {⟨𝑦, 𝑛⟩ ∣ (𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ (𝐹𝑛) ∧ (𝑦𝐵𝑛) ∈ 𝐾)}
19 heibor.5 . . . . . . . . 9 𝐵 = (𝑧𝑋, 𝑚 ∈ ℕ0 ↦ (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
20 heibor.8 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ0 𝑋 = 𝑦 ∈ (𝐹𝑛)(𝑦𝐵𝑛))
21 heibor.9 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾))
22 heibor.10 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶𝐺0)
23 heibor.11 . . . . . . . . 9 𝑆 = seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))
2416, 17, 18, 19, 2, 8, 20, 21, 22, 23heiborlem4 34038 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1))
2512, 24sylan2 586 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1))
26 fvex 6390 . . . . . . . . 9 (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ V
27 ovex 6876 . . . . . . . . 9 (𝑘 + 1) ∈ V
2816, 17, 18, 26, 27heiborlem2 34036 . . . . . . . 8 ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1) ↔ ((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∧ ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐵(𝑘 + 1)) ∈ 𝐾))
2928simp2bi 1176 . . . . . . 7 ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐺(𝑘 + 1) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
3025, 29syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
3115, 30sseldd 3764 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑋)
3211ffvelrnda 6551 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) ∈ 𝒫 𝑋)
3332elpwid 4329 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐹𝑘) ⊆ 𝑋)
3416, 17, 18, 19, 2, 8, 20, 21, 22, 23heiborlem4 34038 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘)𝐺𝑘)
35 fvex 6390 . . . . . . . . 9 (𝑆𝑘) ∈ V
36 vex 3353 . . . . . . . . 9 𝑘 ∈ V
3716, 17, 18, 35, 36heiborlem2 34036 . . . . . . . 8 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 ↔ (𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘) ∧ ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∈ 𝐾))
3837simp2bi 1176 . . . . . . 7 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
3934, 38syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘) ∈ (𝐹𝑘))
4033, 39sseldd 3764 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆𝑘) ∈ 𝑋)
41 3re 11354 . . . . . 6 3 ∈ ℝ
42 2nn 11347 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ
43 nnexpcl 13083 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℕ ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℕ)
4442, 12, 43sylancr 581 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℕ)
4544nnrpd 12071 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
4645adantl 473 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+)
47 rerpdivcl 12062 . . . . . 6 ((3 ∈ ℝ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
4841, 46, 47sylancr 581 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
49 nnexpcl 13083 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
5042, 49mpan 681 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℕ)
5150nnrpd 12071 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℝ+)
5251adantl 473 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑𝑘) ∈ ℝ+)
53 rerpdivcl 12062 . . . . . 6 ((3 ∈ ℝ ∧ (2↑𝑘) ∈ ℝ+) → (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
5441, 52, 53sylancr 581 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
55 oveq1 6851 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (𝑆𝑘) → (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
56 oveq2 6852 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 𝑘 → (2↑𝑚) = (2↑𝑘))
5756oveq2d 6860 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑘 → (1 / (2↑𝑚)) = (1 / (2↑𝑘)))
5857oveq2d 6860 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑘 → ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
59 ovex 6876 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∈ V
6055, 58, 19, 59ovmpt2 6996 . . . . . . . . . . 11 (((𝑆𝑘) ∈ 𝑋𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
6140, 60sylancom 582 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))))
62 df-br 4812 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 ↔ ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺)
63 fveq2 6377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝑇𝑥) = (𝑇‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩))
64 df-ov 6847 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) = (𝑇‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩)
6563, 64syl6eqr 2817 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝑇𝑥) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
6635, 36op2ndd 7379 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (2nd𝑥) = 𝑘)
6766oveq1d 6859 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((2nd𝑥) + 1) = (𝑘 + 1))
6865, 67breq12d 4824 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ↔ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1)))
69 fveq2 6377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝐵𝑥) = (𝐵‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩))
70 df-ov 6847 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 ((𝑆𝑘)𝐵𝑘) = (𝐵‘⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩)
7169, 70syl6eqr 2817 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (𝐵𝑥) = ((𝑆𝑘)𝐵𝑘))
7265, 67oveq12d 6862 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)))
7371, 72ineq12d 3979 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) = (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))))
7473eleq1d 2829 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾 ↔ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾))
7568, 74anbi12d 624 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 = ⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ → (((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾) ↔ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7675rspccv 3459 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (∀𝑥𝐺 ((𝑇𝑥)𝐺((2nd𝑥) + 1) ∧ ((𝐵𝑥) ∩ ((𝑇𝑥)𝐵((2nd𝑥) + 1))) ∈ 𝐾) → (⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7721, 76syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (⟨(𝑆𝑘), 𝑘⟩ ∈ 𝐺 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7862, 77syl5bi 233 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
7978adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐺𝑘 → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)))
8034, 79mpd 15 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ∧ (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾))
8180simpld 488 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1))
82 ovex 6876 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ V
8316, 17, 18, 82, 27heiborlem2 34036 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) ↔ ((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)) ∧ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) ∈ 𝐾))
8483simp2bi 1176 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐺(𝑘 + 1) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
8581, 84syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ (𝐹‘(𝑘 + 1)))
8615, 85sseldd 3764 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋)
8712adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 + 1) ∈ ℕ0)
88 oveq1 6851 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) → (𝑧(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))))
89 oveq2 6852 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (2↑𝑚) = (2↑(𝑘 + 1)))
9089oveq2d 6860 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (1 / (2↑𝑚)) = (1 / (2↑(𝑘 + 1))))
9190oveq2d 6860 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑚))) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
92 ovex 6876 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ V
9388, 91, 19, 92ovmpt2 6996 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
9486, 87, 93syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
9561, 94ineq12d 3979 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) = (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
9680simprd 489 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾)
97 0elpw 4994 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ 𝒫 𝑈
98 0fin 8397 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ Fin
99 elin 3960 . . . . . . . . . . . . 13 (∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin) ↔ (∅ ∈ 𝒫 𝑈 ∧ ∅ ∈ Fin))
10097, 98, 99mpbir2an 702 . . . . . . . . . . . 12 ∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)
101 0ss 4136 . . . . . . . . . . . 12 ∅ ⊆
102 unieq 4604 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑣 = ∅ → 𝑣 = ∅)
103102sseq2d 3795 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = ∅ → (∅ ⊆ 𝑣 ↔ ∅ ⊆ ∅))
104103rspcev 3462 . . . . . . . . . . . 12 ((∅ ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin) ∧ ∅ ⊆ ∅) → ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣)
105100, 101, 104mp2an 683 . . . . . . . . . . 11 𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣
106 0ex 4952 . . . . . . . . . . . . 13 ∅ ∈ V
107 sseq1 3788 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑢 = ∅ → (𝑢 𝑣 ↔ ∅ ⊆ 𝑣))
108107rexbidv 3199 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑢 = ∅ → (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣))
109108notbid 309 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑢 = ∅ → (¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)𝑢 𝑣 ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣))
110106, 109, 17elab2 3511 . . . . . . . . . . . 12 (∅ ∈ 𝐾 ↔ ¬ ∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣)
111110con2bii 348 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑣 ∈ (𝒫 𝑈 ∩ Fin)∅ ⊆ 𝑣 ↔ ¬ ∅ ∈ 𝐾)
112105, 111mpbi 221 . . . . . . . . . 10 ¬ ∅ ∈ 𝐾
113 nelne2 3034 . . . . . . . . . 10 (((((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ∈ 𝐾 ∧ ¬ ∅ ∈ 𝐾) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ≠ ∅)
11496, 112, 113sylancl 580 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝐵𝑘) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐵(𝑘 + 1))) ≠ ∅)
11595, 114eqnetrrd 3005 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) ≠ ∅)
11651rpreccld 12083 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ+)
117116adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ+)
118117rpred 12073 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ)
11945rpreccld 12083 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
120119adantl 473 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ+)
121120rpred 12073 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ)
122 rexadd 12268 . . . . . . . . . . . 12 (((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ) → ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
123118, 121, 122syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
124123breq1d 4821 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ↔ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘))))
125117rpxrd 12074 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ*)
126120rpxrd 12074 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ*)
127 bldisj 22485 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ* ∧ ((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅)
1281273exp2 1463 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) → ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* → ((1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ* → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))))
129128imp32 409 . . . . . . . . . . 11 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((1 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ* ∧ (1 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ*)) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
1307, 40, 86, 125, 126, 129syl32anc 1497 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) +𝑒 (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
131124, 130sylbird 251 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → (((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) = ∅))
132131necon3ad 2950 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑𝑘))) ∩ (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)(ball‘𝐷)(1 / (2↑(𝑘 + 1))))) ≠ ∅ → ¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘))))
133115, 132mpd 15 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
134117, 120rpaddcld 12088 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ ℝ+)
135134rpred 12073 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ∈ ℝ)
1364adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐷 ∈ (Met‘𝑋))
137 metcl 22419 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋 ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∈ ℝ)
138136, 40, 86, 137syl3anc 1490 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∈ ℝ)
139135, 138letrid 10445 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ∨ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
140139ord 890 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (¬ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) ≤ ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1))))))
141133, 140mpd 15 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)) ≤ ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
142 seqp1 13026 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (ℤ‘0) → (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
143 nn0uz 11925 . . . . . . . . . . . 12 0 = (ℤ‘0)
144142, 143eleq2s 2862 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1)) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
14523fveq1i 6378 . . . . . . . . . . 11 (𝑆‘(𝑘 + 1)) = (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘(𝑘 + 1))
14623fveq1i 6378 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑘) = (seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)
147146oveq1i 6854 . . . . . . . . . . 11 ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))) = ((seq0(𝑇, (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))))‘𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)))
148144, 145, 1473eqtr4g 2824 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))))
149 nn0p1nn 11581 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
150 nnne0 11312 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ≠ 0)
151150neneqd 2942 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → ¬ (𝑘 + 1) = 0)
152149, 151syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℕ0 → ¬ (𝑘 + 1) = 0)
153152iffalsed 4256 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 ∈ ℕ0 → if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) = ((𝑘 + 1) − 1))
154 ovex 6876 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 + 1) − 1) ∈ V
155153, 154syl6eqel 2852 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0 → if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) ∈ V)
156 eqeq1 2769 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝑚 = 0 ↔ (𝑘 + 1) = 0))
157 oveq1 6851 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 = (𝑘 + 1) → (𝑚 − 1) = ((𝑘 + 1) − 1))
158156, 157ifbieq2d 4270 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘 + 1) → if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
159 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1))) = (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))
160158, 159fvmptg 6471 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑘 + 1) ∈ ℕ0 ∧ if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)) ∈ V) → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
16112, 155, 160syl2anc 579 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = if((𝑘 + 1) = 0, 𝐶, ((𝑘 + 1) − 1)))
162 nn0cn 11551 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0𝑘 ∈ ℂ)
163 ax-1cn 10249 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℂ
164 pncan 10543 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑘 + 1) − 1) = 𝑘)
165162, 163, 164sylancl 580 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑘 + 1) − 1) = 𝑘)
166161, 153, 1653eqtrd 2803 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1)) = 𝑘)
167166oveq2d 6860 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑆𝑘)𝑇((𝑚 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑚 = 0, 𝐶, (𝑚 − 1)))‘(𝑘 + 1))) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
168148, 167eqtrd 2799 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
169168adantl 473 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑆‘(𝑘 + 1)) = ((𝑆𝑘)𝑇𝑘))
170169oveq1d 6859 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) = (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)))
171 metsym 22437 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (Met‘𝑋) ∧ ((𝑆𝑘)𝑇𝑘) ∈ 𝑋 ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
172136, 86, 40, 171syl3anc 1490 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑆𝑘)𝑇𝑘)𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
173170, 172eqtrd 2799 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) = ((𝑆𝑘)𝐷((𝑆𝑘)𝑇𝑘)))
174 3cn 11355 . . . . . . . . . . . . 13 3 ∈ ℂ
1751742timesi 11419 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 3) = (3 + 3)
176175oveq1i 6854 . . . . . . . . . . 11 ((2 · 3) − 3) = ((3 + 3) − 3)
177174, 174pncan3oi 10553 . . . . . . . . . . 11 ((3 + 3) − 3) = 3
178 df-3 11338 . . . . . . . . . . 11 3 = (2 + 1)
179176, 177, 1783eqtri 2791 . . . . . . . . . 10 ((2 · 3) − 3) = (2 + 1)
180179oveq1i 6854 . . . . . . . . 9 (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1)))
181 rpcn 12043 . . . . . . . . . . 11 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ)
182 rpne0 12049 . . . . . . . . . . 11 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)
183 2cn 11349 . . . . . . . . . . . . 13 2 ∈ ℂ
184183, 174mulcli 10303 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 3) ∈ ℂ
185 divsubdir 10977 . . . . . . . . . . . 12 (((2 · 3) ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℂ ∧ ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)) → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
186184, 174, 185mp3an12 1575 . . . . . . . . . . 11 (((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0) → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
187181, 182, 186syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
18845, 187syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (((2 · 3) − 3) / (2↑(𝑘 + 1))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
189 divdir 10966 . . . . . . . . . . . 12 ((2 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0)) → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
190183, 163, 189mp3an12 1575 . . . . . . . . . . 11 (((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℂ ∧ (2↑(𝑘 + 1)) ≠ 0) → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
191181, 182, 190syl2anc 579 . . . . . . . . . 10 ((2↑(𝑘 + 1)) ∈ ℝ+ → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
19245, 191syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 + 1) / (2↑(𝑘 + 1))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
193180, 188, 1923eqtr3a 2823 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
194 rpcn 12043 . . . . . . . . . . . 12 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → (2↑𝑘) ∈ ℂ)
195 rpne0 12049 . . . . . . . . . . . 12 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → (2↑𝑘) ≠ 0)
196 2cnne0 11490 . . . . . . . . . . . . 13 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
197 divcan5 10983 . . . . . . . . . . . . 13 ((3 ∈ ℂ ∧ ((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
198174, 196, 197mp3an13 1576 . . . . . . . . . . . 12 (((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
199194, 195, 198syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
20051, 199syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = (3 / (2↑𝑘)))
20151, 194syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑𝑘) ∈ ℂ)
202 mulcom 10277 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ∈ ℂ) → (2 · (2↑𝑘)) = ((2↑𝑘) · 2))
203183, 201, 202sylancr 581 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · (2↑𝑘)) = ((2↑𝑘) · 2))
204 expp1 13077 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (2↑(𝑘 + 1)) = ((2↑𝑘) · 2))
205183, 204mpan 681 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2↑(𝑘 + 1)) = ((2↑𝑘) · 2))
206203, 205eqtr4d 2802 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · (2↑𝑘)) = (2↑(𝑘 + 1)))
207206oveq2d 6860 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 3) / (2 · (2↑𝑘))) = ((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))))
208200, 207eqtr3d 2801 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (3 / (2↑𝑘)) = ((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))))
209208oveq1d 6859 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = (((2 · 3) / (2↑(𝑘 + 1))) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
210 divcan5 10983 . . . . . . . . . . . . 13 ((1 ∈ ℂ ∧ ((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)) → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
211163, 196, 210mp3an13 1576 . . . . . . . . . . . 12 (((2↑𝑘) ∈ ℂ ∧ (2↑𝑘) ≠ 0) → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
212194, 195, 211syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 ((2↑𝑘) ∈ ℝ+ → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
21351, 212syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (1 / (2↑𝑘)))
214 2t1e2 11443 . . . . . . . . . . . 12 (2 · 1) = 2
215214a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℕ0 → (2 · 1) = 2)
216215, 206oveq12d 6862 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((2 · 1) / (2 · (2↑𝑘))) = (2 / (2↑(𝑘 + 1))))
217213, 216eqtr3d 2801 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ℕ0 → (1 / (2↑𝑘)) = (2 / (2↑(𝑘 + 1))))
218217oveq1d 6859 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((2 / (2↑(𝑘 + 1))) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
219193, 209, 2183eqtr4d 2809 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ0 → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
220219adantl 473 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((1 / (2↑𝑘)) + (1 / (2↑(𝑘 + 1)))))
221141, 173, 2203brtr4d 4843 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) ≤ ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
222 blss2 22491 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑆‘(𝑘 + 1)) ∈ 𝑋 ∧ (𝑆𝑘) ∈ 𝑋) ∧ ((3 / (2↑(𝑘 + 1))) ∈ ℝ ∧ (3 / (2↑𝑘)) ∈ ℝ ∧ ((𝑆‘(𝑘 + 1))𝐷(𝑆𝑘)) ≤ ((3 / (2↑𝑘)) − (3 / (2↑(𝑘 + 1)))))) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
2237, 31, 40, 48, 54, 221, 222syl33anc 1504 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
2241, 223sylan2 586 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) ⊆ ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
225 peano2nn 11290 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
226 fveq2 6377 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑆𝑛) = (𝑆‘(𝑘 + 1)))
227 oveq2 6852 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (2↑𝑛) = (2↑(𝑘 + 1)))
228227oveq2d 6860 . . . . . . . . 9 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (3 / (2↑𝑛)) = (3 / (2↑(𝑘 + 1))))
229226, 228opeq12d 4569 . . . . . . . 8 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
230 heibor.12 . . . . . . . 8 𝑀 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩)
231 opex 5090 . . . . . . . 8 ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩ ∈ V
232229, 230, 231fvmpt 6473 . . . . . . 7 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
233225, 232syl 17 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
234233adantl 473 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝑘 + 1)) = ⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
235234fveq2d 6381 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩))
236 df-ov 6847 . . . 4 ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆‘(𝑘 + 1)), (3 / (2↑(𝑘 + 1)))⟩)
237235, 236syl6eqr 2817 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) = ((𝑆‘(𝑘 + 1))(ball‘𝐷)(3 / (2↑(𝑘 + 1)))))
238 fveq2 6377 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (𝑆𝑛) = (𝑆𝑘))
239 oveq2 6852 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → (2↑𝑛) = (2↑𝑘))
240239oveq2d 6860 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (3 / (2↑𝑛)) = (3 / (2↑𝑘)))
241238, 240opeq12d 4569 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → ⟨(𝑆𝑛), (3 / (2↑𝑛))⟩ = ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
242 opex 5090 . . . . . . 7 ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩ ∈ V
243241, 230, 242fvmpt 6473 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑀𝑘) = ⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
244243fveq2d 6381 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩))
245 df-ov 6847 . . . . 5 ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))) = ((ball‘𝐷)‘⟨(𝑆𝑘), (3 / (2↑𝑘))⟩)
246244, 245syl6eqr 2817 . . . 4 (𝑘 ∈ ℕ → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
247246adantl 473 . . 3 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)) = ((𝑆𝑘)(ball‘𝐷)(3 / (2↑𝑘))))
248224, 237, 2473sstr4d 3810 . 2 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
249248ralrimiva 3113 1 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ((ball‘𝐷)‘(𝑀‘(𝑘 + 1))) ⊆ ((ball‘𝐷)‘(𝑀𝑘)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 384  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  {cab 2751  wne 2937  wral 3055  wrex 3056  Vcvv 3350  cin 3733  wss 3734  c0 4081  ifcif 4245  𝒫 cpw 4317  cop 4342   cuni 4596   ciun 4678   class class class wbr 4811  {copab 4873  cmpt 4890  wf 6066  cfv 6070  (class class class)co 6844  cmpt2 6846  2nd c2nd 7367  Fincfn 8162  cc 10189  cr 10190  0cc0 10191  1c1 10192   + caddc 10194   · cmul 10196  *cxr 10329  cle 10331  cmin 10522   / cdiv 10940  cn 11276  2c2 11329  3c3 11330  0cn0 11540  cuz 11889  +crp 12031   +𝑒 cxad 12147  seqcseq 13011  cexp 13070  ∞Metcxmet 20007  Metcmet 20008  ballcbl 20009  MetOpencmopn 20012  CMetccmet 23334
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7149  ax-cnex 10247  ax-resscn 10248  ax-1cn 10249  ax-icn 10250  ax-addcl 10251  ax-addrcl 10252  ax-mulcl 10253  ax-mulrcl 10254  ax-mulcom 10255  ax-addass 10256  ax-mulass 10257  ax-distr 10258  ax-i2m1 10259  ax-1ne0 10260  ax-1rid 10261  ax-rnegex 10262  ax-rrecex 10263  ax-cnre 10264  ax-pre-lttri 10265  ax-pre-lttrn 10266  ax-pre-ltadd 10267  ax-pre-mulgt0 10268
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-iun 4680  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-riota 6805  df-ov 6847  df-oprab 6848  df-mpt2 6849  df-om 7266  df-1st 7368  df-2nd 7369  df-wrecs 7612  df-recs 7674  df-rdg 7712  df-er 7949  df-map 8064  df-en 8163  df-dom 8164  df-sdom 8165  df-fin 8166  df-pnf 10332  df-mnf 10333  df-xr 10334  df-ltxr 10335  df-le 10336  df-sub 10524  df-neg 10525  df-div 10941  df-nn 11277  df-2 11337  df-3 11338  df-n0 11541  df-z 11627  df-uz 11890  df-rp 12032  df-xneg 12149  df-xadd 12150  df-xmul 12151  df-seq 13012  df-exp 13071  df-psmet 20014  df-xmet 20015  df-met 20016  df-bl 20017  df-cmet 23337
This theorem is referenced by:  heiborlem8  34042  heiborlem9  34043
  Copyright terms: Public domain W3C validator